Сварочные работы: современное оборудование н техноло­гия работ

Технология выполнения ручной дуговой сварки

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, диаметр 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 элект­рода, 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 электродов значение тока указано на заводской этикетке, во можно также определить по следующим формулам:

/ =? (40-50)d, при d = 4-6 мм;

/ = (20+€d)d, при d Меньше 4 и больше 6 мм,

где I — значение сварочного тока (А);

d — диаметр электрода (мм).

Полученное значение сварочного тока корректируют, учиты­вая толщину металла и положение свариваемого шва. При тол­щине кромок менее 1,3-1,6 безрасчетное значение сварочного тока уменьшают на 10-15%, при толщине кромок больше трех диаметров электрода увеличивают на 10—15%. Сварку вертикаль­ных и потолочных швов выполняют сварочным током, на 10-15% уменьшенным против расчетного.

Сварочную дугу возбуждают двумя приемами:

1. Можно коснуться свариваемого изделия торцом электрода и затем отвести электрод от поверхности изделия на 3-4мм, поддерживая горение образовавшейся дуги (рис. 60а).

2. Можно также быстрым боковым движением коснуться сва­риваемого изделия и затем отвести электрод от поверхно­сти изделия на такое же расстояние (по методу зажигания спички) (рис. 606).

Прикосновение электрода к изделию должно быть кратко­временным, так как иначе он приваривается к изделию, т. е. «примерзает». Отрывать «примерзший» электрод следует резким поворачиванием его вправо и влево. После отрыва дуга зажигает­ся повторно (рис. 61).

Длина дуги значительно влияет на качество сварки.

Короткая дуга горит устойчиво и спокойно. Она обеспечива­ет получение шва высокого качества, так как расплавленный ме-

2

Рис. 61. Зажигание дуги после ее обрыва:

1 - место повторного зажигания дуги; 2 - кратер

талл электрода быстро проходит дуговой промежуток и меньше подвергается окислению и азотированию. Но при этом слишком короткая дуга вызывает «примерзание* электрода, дуга преры­вается, нарушается процесс сварки. Горение длинной дуги про­исходит неустойчиво, с характерным шипением. Глубина про - плавления 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. В процессе сварки электроду сообщаются дви­жения, показанные на рисунке 62.

Рио. 62. Перемещение электрода в трех направлениях

Скорбеть перемещения электрода 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 широкий, толстый, производитель­ность сварки низкая.

Поперечные колебательные движения (рис. 63) применяют для получения уширенного валика. 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 определяются формой разделки, размерами и положением шва, свойствами свариваемого материала, навыком сварщика. 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 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 изде­
лие переворачивают и, тщательно очистив от подтеков и шлака, заваривают шов с другой стороны.

Сварку стыковых швов с V-образной разделкой, (рис. 64) при толщине кромок до 8 мм производят в один слой, а при большей толщине — в два слоя и более. 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-образнойразделкой выполняют аналогич­но многослойным швам с обеих сторон разделки.

Угловые швы в нижнем положении (рис. 65) 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.

Окончание таблицы 18

Рис. 64. Сварка стыковых швов: а - однослойный шов; б - многослойный шов; 1-7 - последовательность наложения швов

а б

Рис. 65. Сварка угловых швов: а - траектория движения электрода; б - изменение угла наклона электрода; в - сварка в «лодочку*

При наложении многослойного шва первый валик выполня­ют ниточным швом электродом с диаметром 3-4 мм. При этом необходимо обеспечить хороший провар корня шва. Затем после зачистки разделки наплавляют последующие слои.

Вертикальные швы (рис. 66) менее удобно сваривать, так как сила тяжести увлекает капли электродного металла вниз. Следу­ет выполнять вертикальные швы короткой дугой снизу вверх. При этом капли металла легче переходят в шов, а образующийся кра­тер в виде полочки удерживает очередные капли металла от оте­кания вниз.

Таблица 22

Температура подогрева стыков перед прихваткой и сваркой дуговыми способами при положительной температуре воздуха

Рис: 66. Сварка вертикальных швов: а - снизу Вверх; б - сверху вниз; 1 - положение электрода в начале сварки; 2 - положение электрода в процессе наложения шва

Таким же образом можно вести сварку и сверху вниз. При этом дугу следует зажигать при положении электрода, перпенди­кулярном плоскости изделия. После образования первых капель металла электрод наклоняют вниз и сварку выполняют макси­мально возможной короткой дугой. Рекомендуется применять электроды диаметром 4-5 мм при несколько пониженном свароч­ном токе (І50-170 А).

Горизонтальные швы (рис.67) выполняют при разделке кро­мок 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 выполнять легче, так как нижняя кромка образует полочку, удерживающую кадли расплавленного металла.

Потолочные швы (рис. 68) требуют высокой квалификации сварщика. Применяют электроды диаметром не более 5 мм при уменьшенном значении сварочного тока. Следует применять тугоплавкое покрытие электрода, образующее «чехольчик», в котором удерживается расплавленный металл электрода. Дуга должна быть как можно короче для облегчения перехода капель металла электрода в кратер шва.

Выбор порядка и способа выполнения сварных швов зависит от протяженности шва и толщины металла. При сварке тонколи-

Рис. 67. Сварка горизонтальных швов: а - стыковое соединение со скосом одной кромки; б - нахлестаиноео соединение; в - стыковое соединение со скосом двух кромок

стовой 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 производится 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.

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 6-20 мм при значении сварочного тока 120-160 А.

Металл большой толщины сваривают в несколько проходов. Разделка кромок может быть заполнена слоями или валиками. 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 слою.

При толщине металла 20-25 мм и более применяют сварку кас - кадомшт 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. Разновидностью сварки каскадом является сварка горкой, которая 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.

Способы выполнения сварных швов по длине зависят от их протяженности (рис. 69). Условно принято различать короткие швы, длиной до 250 мм, средние швы, длиной 250-1000 шли 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 сйособ заключается в том» что весь шов разбивают на участки и сварку участка производят в направлении, обрат­ном общему направлению 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 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, что приводит к повышенному содержанию газов и шлаковых включений й, 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 - Ю С, для сталей толщиной 16-30 мм — при температу-

ре ниже -2СГС 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 Э42Л, Э46А, Э50А, обеспечивающими высокую пластичность ц вязкость металла шва. Значение тока на 15-20% выше нормального.