Техника выполнения швов
Для выполнения сварного шва прежде всего определяют режим сварки, обеспечивающий хорошее качество сварного соединения, установленные размеры и форму при минимальных затратах материалов, электроэнергии и труда.
Режимом сварки называется совокупность параметров, определяющих процесс сварки: вид тока, диа метр электрода, напряжение и значение сварочного тока, скорость перемещения электрода вдоль шва и др.
Основными параметрами режима ручной дуговой сварки являются диаметр электрода и сварочный ток. Остальные параметры выбирают в зависимости от марки электро да, положения свариваемого шва в пространстве, вида оборудования и др.
Диаметр электрода устанавливают в зависимости от толщины свариваемых кромок, вида сварного соединения и размеров шва. Для стыковых соединений приняты практические рекомендации по выбору диаметра электрода в зависимости от толщины свариваемых кромок.
При выполнении угловых и тавровых соединений принимают во внимание размер катета шва. При катете шва 3— 5 мм сварку производят электродом диаметром 3—4 мм, при катете 6—8 мм применяют электроды диаметром 4—5 мм. При многопроходной сварке швов стыковых соединений первый проход выполняют электродом диаметром не более 4 мм. Это необходимо для хорошего провара корня шва в глубине разделки.
По выбранному диаметру электрода устанавливают значение сварочного тока. Обычно для каждой марки электро дов значение тока указано на заводской этикетке, но можно также определить по следующим формулам:
1 = (40—50)d, при d = 4—6 мм;
1 = (20 + 6d)d, при d меньше 4 мм и больше 6 мм, где 1 — значение сварочного тока, A; d — диаметр электрода, мм.
Полученное значение сварочного тока корректируют, учитывая толщину металла и положение свариваемого шва. При толщине кромок менее (1,3—1,6) расчетное значение сварочного тока уменьшают на 10—15 %, при толщине кромок больше трех диаметров электрода увеличивают ка 10— 15 %. Свирку вертикальных и потолочных швов выполняют сварочным током на 10—15% уменьшенным против расчетного.
|
Рис. 34. Зажигание сварочной дуги: а — кратковременным прикосновением электрода к поверхности изделия; 6 — чирканьем конца электрода о поверхность изделия |
|
а |
|
5 |
Сварочную дугу возбуждают двумя приемами. Можно коснуться свариваемого изделия торцом электрода (рис. 34,<з) и затем отвести электрод от поверхности изделия ка 3—4 мм, поддерживая горение образовавшейся дуги. Можно также быстрым боковым движением коснуться свариваемого изделия и затем отвести электрод от поверхности изделия на такое же расстояние (по методу зажигания спички) (рис. 34,6). Прикосновение электрода к изделию должно быть кратковременным, так как иначе он приваривается к изделию, т. е. «примерзает». Отрывахь «примерзший» электрод следует резким поворачиванием его вправо и влево.
В случаях отрыва сварочной дуги повторное ее зажигание производится согласно рис. 35.
П
|
/ !! Рис. 35. Зажигание дуги после ее обрыва: 1 — место повторного зажигания дуги; 2 — кратер |
Длина дуги значительно влияет на качество сварки. Короткая дуга горит устойчиво и спокойно. Она обеспечивает получение шва высокого качества, так как расплавленный металл электрода быстро проходит дуговой промежуток и меньше подвергается окислению и азотированию. Но слишком короткая дуга вызывает «примерзание» электрода, дуга прерывается, нарушается процесс сварки. Длинная дуга горит неустойчиво с характерным шипением. Глубина проплавления недостаточная, расплавленный металл электрода разбрызгивается и больше окисляется и азотируется. Шов получается бесформенным, а металл шва содержит большое количество окислов. Для электродов с толстым покрытием длина дуги указывается в паспортах.
|
Рис. 36. Перемещение электрода в трех направлениях |
В процессе сварки электроду сообщаются движения, „показанные на рис. 36:1 — по направлению оси электрода
в зону дуги; скорость движения должна соответствовать скорости плавления электрода, чтобы сохранить постоянство длины дуги; 2 —- вдоль линии свариваемого шва. Скорость перемещения не должна быть большой, так как металл электрода не успевает сплавиться с основным металлом и получается непровар. При малой скорости перемещения возможны перегрев и пережог металла, шов получается широкии, толстый, производительность сварки низкая. Поперечные колебательные движения применяют для получения уширенного валика (рис. 36,3). Поперечные движения замедляют остывание наплавляемого металла, облегчают выход газов и шлаков и способствуют наилучшему сплавлению основного и электродного металла и получению высококачественного шва. Образующийся в конце наплавки валика кратер необходимо тщательно заварить.
Поперечные колебательные движения конца электрода (рис. 37) определяются формой разделки, размерами и положением шва, свойствами свариваемого материала, навыком сварщика.
Рис. 37. Колебательные движения концом электрода поперек шва: 1, 2, 3 — для равномерного прогрева сварочной ванны; 4 — для усиленного прогрева корня шва; 5, 6 — для усиленного прогрева кромок
Техника выполнения зависит от вида и пространственного положения шва.
Нижние швы наиболее удобны для выполнения, так как расплавленный металл электрода под действием силы тяжести стекает в кратер и не вытекает из сварочной ванны, а газы и шлак выходят на поверхность металла. Поэтому по возможности следует вести сварку в нижнем положении. Стыковые швы (рис. 38) без скоса кромок выполняют наплавкой вдоль шва валика с небольшим уширением. Необходимо хорошее проплавление свариваемых кромок. Шов делают с усилением (выпуклость шва до 2 мм). После проверки шва с одной стороны изделие переворачивают и, тщательно очистив от подтеков и шлака, заваривают шов с другой стороны. Сварку стыковых швов с V-образной разделкой при толщине кромок до 8 мм производят в один слой, а при большей толщине — в два слоя и более.
|
6 Рис. 38. Сварка стыковых швов, а— однослойного; б— многослойного; 1— 7 — последовательность наложения швов |
Первый слой наплавляют высотой 3—5 мм электродом, диаметр которого 3—4 мм. Последующие слои выполняют электродом диаметром 4—5 мм. Перед наплавкой очередного слоя необходимо тщательно очистить металлической щеткой разделку шва от шлака и брызг металла. После заполнения всей разделки шва изделие переворачивают и выбирают небольшую канавку в корне шва, которую затем аккуратно заваривают. При невозможности подварить шов с обратной стороны следует особенно аккуратно проварить первый слой.
Стыковые швы с Х-образной разделкой выполняют аналогично многослойным швам с обеих сторон разделки.
|
Электрод |
|
Рис. 39. Сварка угловых швов: а — траектория движения электрода; 6 — изменение угла наклона электрода; в — сварка в лодочку Вертикальные швы (рис. 40) менее удобно сваривать, так как сила тяжести увлекает капли электродного металла вниз. Вертикальные швы следует выполнять короткой дугой снизу вверх. При этом капли металла легче переходят в шов, а образующийся кратер в виде полочки удерживает очередные капли металла от стекания вниз. Сварку можно вести и сверху вниз. При этом дугу следует зажигать при положении электрода, перпендикулярном плоскости изделия. После образования первых капель металла электрод наклоняют вниз, и |
Угловые швы (рис. 39) в нижнем положении лучше выполнять в положении «лодочка». Если изделие не может быть так установлено, необходимо особенно тщательно обеспечить хороший провар корня шва и свариваемых кромок. Сварку следует начинать с поверхности нижней кромки и затем переходить через разделку шва на вертикальную кромку. При наложении многослойного шва первый валик выполняют ниточным швом электродом с диаметром 3—4 мм. При этом необходимо обеспечить хороший провар корня шва. Затем послр зачистки разделки наплавляют последующие слои.
|
Рис. 40. Сварка вертикальных швов: а — снизу вверх; б — сверху вниз; / — положение электрода в начале сварки; 2 — положение электрода в процессе наложения шва |
сварку выполняют возможно короткой дугой. Рекомендуется применять электроды диаметром 4—5 мм при несколько пониженном сварочном токе (150—170 А).
Горизонтальные швы выполняют при разделке кромок (рис. 41) со скосом у верхнего листа. Дугу возбуждают на нижней кромке и затем переводят на поверхность скоса-и обратно. Сварку выполняют электродом диаметром 4—5 мм. Горизонтальные нахлесточные швы выполняются легче, так как нижняя кромка образует полочку, удерживающую капли расплавленного металла.
|
32 3 1 |
|
Рис. 41. Сварка горизонтальных швов: а — стыкового соединения со скосом одной кромки; 6 — нахлесточного соединения; в — стыкового соединения со скосом двух кромок |
|
і |
|
а 0 6 |
Потолочные швы (рис. 42) требуют высокой квалификации сварщика. Применяют электроды диаметром не более 5 мм при уменьшенном значении сварочного тока. Следует применять тугоплавкое покрытие электрода, образующее «чехойьчик», в котором удерживается расплавленный металл электрода. Дуга должна быть как можно короче для облегчения перехода капель металла электрода в кратер шва.
|
Рис. 42. Сварка потолочных швов |
Выбор способа и порядка выполнения сварных швов зависит главным образом от толщины металла и протяженности шва. При сварке тонколистовой стали необходимо строгое соблюдение техники выполнения сварных швов. Особую опасность представляют сквозные прожоги и проплавление металла.
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. Питание дуги осуществляется от преобразователей ПС-100—1 или аппарата переменного тока ТС-120, так как они отличаются повышенным напряжением холостого хода и относительно малыми значениями сварочного тока. Рекомендуются следующие режимы сварки:
Толщина металла, мм 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
Диаметр электрода, мм 1,0 1,8—2,0 2,0 2,5 3,0
Сварочный ток, А 10—20 25—35 40—50 50—70 60—90
Применяют электроды с покрытием марок МТ или ОМА-2. Сварку ведут на массивных теплоотводящих медных подкладках. Такой способ теплоотвода предохраняет металл от сквозного прожога и способствует хорошему формированию шва. Тонколистовую сталь можно сваривать с отбортовкой кромок. Сварку производят постоянным током неплавящимся электродом (угольным или графитовым) диаметром 6—10 мм при значении сварочного гока 120—160 А.
Металл большой толщины сваривают в несколько проходов. Разделка кромок может быть заполнена слоями или валиками (рис. 43). При толщине металла 15—20 мм сварку выполняют секциями способом двойного слоя. Шов разбивают на участки длиной 250—300 мм и каждый участок заваривают двойным слоем. Наложение второго слоя производят после удаления шлака по неостывшему первому : лою. При толщине металла 20—25 мм и более применяют сварку каскадом или сварку горкой. Каскадный способ заключается в следующем. Весь шов разбивают на участки и сварку ведут непрерывно. Окончив сварку слоя на первом участке, продолжают выполнение следующего слоя второго участка по неостывшему предыдущему слою. Сварка горкой (рис. 43) является разновидностью сварки каскадом и обычно выполняется двумя сварщиками одновременно. Сварка горкой ведется от середины шва к краям. Такие способы сварки обеспечивают более равномерное распределение температуры и значительное снижение сварочных деформаций.
|
3 * ±П±1 |
|
3 с |
|
2 з |
і г
Рис. 43. Схемы сварки: о — на проход; б — от середины к краям; в — обратноступенчатым способом; г — блоками; д — каскадом; е — горкой; А — направление заполнения разделки; /—5 — последовательность сварки в каждом слое
Способы выполнения сварных швов по длине зависят от их протяженности. Условно принято различать короткие швы длиной до 250 мм, средние швы длиной 250— 1000 мм и длинные швы протяженностью более 1000 мм. Короткие швы выполняют сваркой на проход, швы средней длины сваривают либо от середины к краям, либо так называемым обратноступенчатым способом. Этот способ заключается в том, что весь шов разбивают на участки и сварку участка производят в направлении, обратном общему на - правлению сварки шва. Конец каждого участка совпадает с началом предыдущего участка. Длина участка выбирается в пределах 100—300 мм в зависимости от толщины металла и жесткости свариваемой конструкции. Длинные швы сваривают обратноступенчатым способом.
Сварка при низких температурах отличается следующими основными особенностями. Стали изменяют свои механические свойства: понижается ударная вязкость и уменьшается угол загиба, ухудшаются пластические свойства и несколько повышается хрупкость, а отсюда появляется склонность к образованию трещин. Это особенно заметно у сталей, содержащих более 0,3% углерода, а также у легированных сталей, склонных к закалке. Металл сварочной
ванны охлаждается значительно быстрее, а это приводит к повышенному содержанию газов и шлаковых включений и, как следствие, — к снижению механических свойств металла шва. В связи с этим установлены следующие ограничения сварочных работ при низкой температуре. Сварка металла толщиной более 40 мм при температуре 0°С допускается только с подогревом. Подогрев необходим для сталей толщиной 30—40 мм при температуре ниже -10° С, для сталей толщиной 16—30 мм — при температуре ниже -20°С и для сталей толщиной менее 16 мм — при температуре ниже -30°С.
Для подогрева металла применяют горелки, индукционные печи и другие нагревательные устройства. Сварку производят электродами типов Э42А, Э46А, Э50А, обеспечивающими высокую пластичность и вязкость металла шва. Значение тока — на 15—20% выше нормального.
