СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ

ТЕХНИКА РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ

Правильное поддержание дуги и ее перемещение яв­ляется залогом качественной сварки. Слишком длинная дуга способствует окислению и азотированию расплав­ленного металла, разбрызгивает его капли и создает по­ристую структуру шва. Красивый, ровный и качествен­ный шов получается при правильном выборе дуги и рав­номерном ее перемещении, которое может происходить в трех основных направлениях.

Поступательное движение сварочной дуги происходит по оси электрода. При помощи этого движения поддер­живается необходимая длина дуги, которая зависит от скорости плавления электрода. По мере плавления элект­рода, его длина уменьшается, а расстояние между элект­родом и сварочной ванной — увеличивается. Для того что­бы это не происходило, электрод следует продвинуть вдоль оси, поддерживая постоянную дугу. Очень важно при этом соблюдать синхронность. То есть, электрод про­двигается в сторону сварочной ванны синхронно с его укорочением.

Продольное перемещение электрода вдоль оси свари­ваемого шва формирует так называемый ниточный сва­

рочный валик, толщина которого зависит от толщины электрода и скорости его перемещения. Обычно ширина ниточного сварочного валика бывает на 2—3 мм больше диаметра электрода. Собственно говоря, это уже есть сва­рочный шов, только узкий. Для прочного сварочного со­единения этого шва бывает недостаточно. И поэтому по мере перемещения электрода вдоль оси сварочного шва выполняют третье движение, направленное поперек сва­рочного шва.

Поперечное движение электрода позволяет получить необходимую ширину шва. Его совершают колебательны­ми движениями возвратно-поступательного характера. Ширина поперечных колебаний электрода определяется в каждом случае индивидуально и во многом зависит от свойств свариваемых материалов, размера и положения шва, формы разделки и требований, предъявляемых к сварному соединению. Обычно ширина шва лежит в пре­делах 1,5—5,0 диаметров электрода.

Таким образом все три движения накладываются друг на друга, создавая сложную траекторию перемещения электрода. Практически каждый опытный мастер имеет свои навыки в выборе траектории перемещения электро­да, выписывая его концом замысловатые фигуры. Клас­сические траектории движения электрода при ручной ду­говой сварке приведены на рис. 22. Но в любом случае траекторию перемещения дуги следует выбирать таким образом, чтобы кромки свариваемых деталей проплавля­лись с образованием требуемого количества наплавлен­ного металла и заданной формы шва.

Если шов не будет закончен до того, как длина элект­рода уменьшится настолько, что требуется его замена, то

сварку на время прекращают. После замены электрода следует удалить шлак и возобновить сварку. Для заверше­ния оборванного шва зажигают дугу на расстоянии 12 мм от углубления, образовавшегося на конце шва, называе­мого кратером. Электрод возвращают к кратеру, чтобы образовать сплав старого и нового электродов, а затем снова начинают перемещать электрод по первоначально выбранной траектории.

Порядок заполнения шва по сечению и длине опреде­ляет способность сварного соединения воспринимать за­данные нагрузки, влияет на величину внутренних напря­жений и деформаций в массиве шва. Швы различают: ко­роткие— длина которых не превышает 300 мм, средние — длиной 300—100 мм и длинные — свыше 1000 мм. В зави­симости от длины шва его заполнение может выполнять­ся по различным схемам сварки, которые представлены на рис. 23. При этом короткие швы заполняют за один проход — от начала шва до его конца. Швы средней дли­ны могут заполняться обратноступенчатым методом или от середины к концам. Для выполнения обратноступенча-

того метода заполнения шов разбивают на участки, дли­на которых равна 100—300 мм. На каждом из этих участ­ков заполнение шва выполняют в направлении, обрат­ном обше. му направлению сварки.

Если для нормального заполнения шва одного прохо­да сварочной душ мало, накладывают многослойные швы. При этом, если число накладываемых слоев равно числу проходов, шов называют — многослойным. Если же неко­торые слои выполняют за несколько проходов, такие швы называют многослойно-проходными. Схематически такие швы отражены на рис. 24. С точки зрения производитель­ности труда наиболее целесообразными являются одно­проходные швы, которым отдают предпочтение при свар­ке металлов небольших (до 8—10 мм) толшин с предва­рительной разделкой кромок.

Но для ответственных конструкций (сосуды, работаю­щие под давлением, несущие конструкции и т. д.) этого бывает мало. Внутренние напряжения, возникающие в процессе сварки, могут вызвать появление трещин в шве или в околошовной зоне из-за недостаточной пластично­сти шва и большой жесткости основного металла. При сварке изделий с относительно небольшой жесткостью внутренние напряжения вызывают местное или общее

коробление (деформации) свариваемой конструкции. Кроме того, при сварке металлов толщиной более 10 мм, появляются объемные напряжения и возрастает опас­ность появления трещин. В таких случаях принимают це­лый ряд мер, позволяющих уменьшить напряжения и де­формации: применяют сварные швы минимального сече­ния, сварку многослойными швами, наложение швов «каскадными методами» или «горкой», принудительное охлаждение или подогрев.

При сварке «горкой» сначала у основания разделан­ных кромок прокладывают первый слой, длина которого должна быть не более 200—300 мм. После этого первый слой перекрывают вторым, длина которого на 200—300 мм больше первого. Точно так же накладывают третий слой, перекрывая второй на 200—300 мм. Таким образом про­должают заполнение до тех пор, пока количество слоев в зоне первого шва не окажется достаточным для заполне­ния. Следующий слой накладывают в месте окончания первого слоя, перекрывая последний (если позволяет, длина шва) на те же 200—300 мм. Если первый шов фор­мировался не с торца изделия, а в средине, то горку фор­мируют последовательно в обоих направлениях (рис. 23,е). Так, формируя горку, последовательно заполняют весь шов. Преимущество данного метода состоит в том, что зона сварки все время находится в подогретом состоя­нии, что способствует улучшению физико-механических качеств шва, так как внутренние напряжения получа­ются минимальными и предупреждается появление тре­щин.

«Каскадный метод» заполнения шва по существу яв­ляется той же «горкой*», но выполняют его в несколько другой последовательности. Для этого детали соединяют между собой «на прихватках» или в. специальных приспо­соблениях. Прокладывают первый слой, а затем, отсту­пив от первого слоя на расстояние 200—300 мм, про­кладывают второй слой, захватывая зону первого (рис. 23,д). Продолжая в той же последовательности, заполня­ют весь шов.

Угловые швы (рис. 25) можно выполнять двумя мето­дами, каждый из которых имеет свои преимущества и свои недостатки. При сварке «в угол» допускается боль­ший зазор между деталями '(до 3 мм), проще сборка, но

техника сварки сложнее. Кроме того, возможны подрезы и наплывы, снижается производительность из-за необхо­димости за один проход сваривать швы небольшого сече­ния, катет которых меньше 8 мм. Сварка «в лодочку» до­пускает большие катеты шва за один проход и поэтому более производительна. Однако такая сварка требует тща­тельной сборки.

Указанные приемы сварки рассматривались на ниж­них положениях шва, выполнение которых наименее тру­доемко. На практике часто приходится выполнять гори­зонтальные швы на вертикальной плоскости, вертикаль­ную и потолочную сварку. Для выполнения этих работ используются те же приемы, что и для швов с нижним положением, но трудоемкость работ и некоторые техно­логические особенности требуют более детального под­хода и изменения некоторых методов.

При сварке таких швов появляется вероятность вытека­ния расплавленного металла, что приводит к падению ка­пель к незаполненным сваркой местам, потекам расплав­ленного металла по горизонтальным плоскостям и т. д. Рас­сматривая суть процессов, происходящих в подобных швах, мы говорили, что удерживать металл в расплавлен­ной ванне могут силы поверхностного натяжения. Для того чтобы эти силы были достаточными, сварщик должен вла­деть приемами сварки виртуозно. Здесь приходится пони­жать сварочный ток и применять электроды пониженного сечения. Это в конечном итоге сказывается на производи­тельности, так как приходится увеличивать количество сварочных проходов. Поэтому на практике стараются в до­полнение к силам поверхностного натяжения добавить «пленку поверхностного натяжения». Суть данного метода заключается в том, что дугу держат не постоянно, а с оп­ределенными промежутками, то есть импульсами.

Для этого дугу постоянно прерывают, зажигая ее с определенными промежутками времени, давая возмож­ность расплавленному металлу частично закристаллизо­ваться. Именно здесь й проявляется умение сварщика выбрать такие интервалы, когда не успевает образоваться сварочный катет и одновременно металл потерял бы часть своей текучести.

Потолочный шов является самым сложным. Поэтому проводить его непрерывным горением дуги — дело бес­перспективное. Сварку выполняют короткими во време­ни замыканиями дуги на сварочную ванну так, чтобы, она не успела остыть, пополняя ее новыми порциями рас­плавленного металла.

При сварке данным методом следует следить за разме­ром дуги, так как ее удлинение может вызвать нежела­тельные подрезы. Кроме того, при сварке таких швов со­здаются неблагоприятные условия для выделения шла­ков из расплавленного металла, что может привести к пористости сварного шва.

Вертикальные швы можно варить в двух направлени­ях — снизу вверх и сверху вниз. И тот, и другой метод имеет право на существование, но всегда предпочтитель­нее сварка на подъем. В этом случае расположенный снизу металл удерживает сварочную ванну, не давая ей расте­каться.

При сварке на спуск труднее удерживать сварочную ванну, и поэтому добиться качественного шва гораздо сложнее. Суть такого метода практически не отличается от потолочной сварки, и применяют его тогда, когда сварка на подъем технологически Невозможна.

Горизонтальные швы на вертикальной плоскости тоже имеют свои особенности. В данных швах особую сложность представляет удержание сварочной ванны у обеих кромок свариваемых деталей. Для того чтобы облегчить этот про­цесс, скос нижней кромки не выполняют. В таком случае получается полочка, которая способствует удержанию на месте расплавленной сварочной ванны. Уместен здесь и прием импульсной сварки с кратковременным зажига­нием дуги, как и для потолочных швов.

Удаление сварочных шлаков выполняют обрубочным молотком. Для этого, подождав, пока заготовка остынет настолько, что ее можно брать рукой, прижимают креп­ко к столу и ударами молотка, направленными вдоль шва, удаляют шлак, покрывающий сварочный шов. После это­го шов проковывают для снятия внутренних напряжений. Для этого боек молотка разворачивают вдоль шва и вы­полняют проковку по всей его длине.

Завершают очистку жесткой проволочной щеткой, пе­ремещая ее резкими движениями сначала вдоль шва, а потом — поперек, чтобы удалить последние остатки шлака.

Методика сварки тонколистовой стали (толщиной до 2 мм) практически не отличается от вышерассмотренных технологических процессов, но так как в данном случае вероятность прожогов очень велика, то следует принять меры предосторожности. Для этого:

— швы сваривают электродами малого диаметра (1,6—- 2 мм);

— сварочный ток не должен превышать 50—70 А;

— обеспечивают устойчивость сварочной дуги при минимальных токах путем подключения в сеть осцилля­тора;

— производят отбортовки кромок свариваемых лис­тов.

При необходимости приварки более тонкого листа к более толстому следует делать плавный переход.