8. Свариваемость углеродных и легированных сталей, чугуна

Свариваемость - способность получения сварного соединения, равнопрочного с основным металлом.

Наибольшее влияние на свариваемость сталей оказывает углерод. Чем выше содержание углерода в стали, тем выше опасность появления холодных и горячих трещин и тем труднее обеспечить равнопрочность сварного соединения. С увеличением содержания большинства легирующих элементов свариваемость сталей также ухудшается.

В зависимости от содержания углерода и легирующих элементов стали по свариваемости делят на четыре группы: хорошо, удовлетворительно, ограниченно и плохо сваривающиеся стали.

9.Схемы ручной дуговой сварки плавящимися электродами, механизированной дуговой сварки в защитном газе, дуговой и кислородной резки металлов

Наибольшее распространение в промышленности получила ручная дуговая сварка плавящимся электродом (рис.22).

Рис.22. Схема ручной дуговой сварки плавящимся электродом

1- электрод , 2- электродное покрытие дуга. 4-металлическая капля, 5- свариваемый металл. 6- жидкий шлак,7- сварочная ванна, 8-газопаровая оболочка, 9-затвердевший шлак, 10- шов

Сварка начинается с зажигания сварочной дуги между электродом и заготовкой. Зажигание дуги производят прямым отрывом электрода после короткого замыкания или скользящим движением конца электрода с кратковременным касанием заготовки. Благодаря протеканию тока короткого замыкания и наличию контактного сопротивления торец электрода быстро разогревается до высокой температуры. При удалении торца электрода от заготовки на 3-5 мм происходит возбуждение электрической дуги. После возбуждения дуги сварщик выполняет два основных движения: подачу электрода в зону дуги по мере его плавления и перемещение электрода,а . следовательно, и дуги вдоль свариваемых кромок. Дугу перемещают таким образом, чтобы обеспечивалось плавление свариваемых кромок и требуемое количество наплавленного металла при хорошем формировании шва. Это достигается поддержанием дуги постоянной длины и соответствующим перемещением торца электрода.

Горение сварочной дуги поддерживается переменного ил постоянного тока. Электрод (свариваемая заготовка), присоединенный к положительному полюсу источника питания сварочной дуги, называют анодом, а к отрицательному полюсу - катодом.

Длина дуги - расстояние между конечной точкой электрода и нижней точкой поверхности расплавленного металла свариваемых заготовок. Дуга бывает короткая (3-6 мм)и длинная (более 6 мм). Под действием тепла дуги металл свариваемого изделия расплавляется на определенную глубину, которая называется глубинной проплавления или проваром, а жидкий расплавленный металл электрода и свариваемый заготовок — сварочной ванной.

Дуговой сваркой сваривают стыковые, тавровые, угловые, нахлесточные и другие типы соединений.

В промышленности наряду с ручной дуговой сваркой плавящимися электродами широко используется дуговая сварка в защитном газе неплавящимся и плавящимся электродом. Сварку неплавящимся электродом применяют при соединении металла толщиной 0,5-6 мм; плавящимся электродом • от 1,5 мм и более. Сварка в защитном газе подразделяется на ручную и механизированную.

Механизированной называется дуговая сварка, при которой подачи плавящегося электрода, присадочного материала или относительное перемещение дуги и изделия выполняются механически (рис.23).

К механизированной относятся сварку в углекислом газе (СО ) и инертных газах, а также в смесях газов.

Сварку в СО и инертных газах (Аг, Не), а также в смесях газов (Ar+H +CO и т.д) выполняют в любом пространственном положении. В углекислом газе и в смесях газов сваривают низко- и среднеуглеродистые, а также низколегированные стали толщиной 0.8-120 мм. В инертных газах сваривают Al, Ti и их сплавы, тугоплавкие металлы и их сплавы, а также легированные и высоколегированные стали.

Свариваемые кромки при механизированной дуговой сварке обрабатывают на меньшую глубину так как глубина проплавления в данном случае больше, чем при ручной. Режим механизированной сварки выбирают по справочным данным или рассчитывают в зависимости от толщины и состав металла, при сварного соединения, положения шва в пространстве.

Рис.23. Схема механизированной дуговой сварки: 1- электрод; 2- сопло; 3- токоподвод; 4- газ; 5-дуга; 6- шов: 7-сварочная ванна; 8- заготовка

В производстве применяются следующие разновидности термической резки металлов: плазменная, газодуговая, лазерная, электронно-лучевая, дуговая, кислородная, контактная, взрывом. Применяют две разновидности резки - разделительная и поверхностная и соответственно есть два вида резов - разделительный и поверхностный.

При изготовлении и монтаже изделий из металла выполняют три вида ручной кислородной резки:

а) резка под сварку - подготовка и снятие кромок. Поверхность реза должна быть чистой с соблюдением всех размеров детали и свариваемых кромок;

б) заготовительная резка - - вырезка деталей для дальнейшей механической обработки, предварительная заготовка для дальнейшей сборки металлоконструкций. В этом случае качество реза может быть хуже, но должны быть соблюдены размеры (допуски) для дальнейшей обработки деталей;

в) разделочная резка — применяется в основном при демонтаже металлоконструкций на металлолом.

Резку металла толщиной не более 20 мм обычно начинают с кромки листа. При толщине металла более 20 мм резку начинают с нижней кромки, постепенно поднимая резак по торцу до верхней кромки. Подогревающее пламя устанавливается с наклонном к поверхности разрезаемого металла 5-10 по ходу реза, что облегчает начало процесса резки.

Положение резака в процессе резки деталей малой толщины (до 5-6 мм) должно быть таким, чтобы режущая струя имела наклон в направлении, противоположном направлению резки, что искусственно увеличивает разрезаемую толщину, замедляет прогрев места реза и предупреждает оплавление кромок.

При резке по прямой линии стали толщиной до 30 мм, резак располагают с наклоном 20-30 в сторону, обратную движению резки. При резке деталей средней толщины (30-50 мм) резак устанавливают перпендикулярно к разаемой поверхности металла. При резке металла толщиной свыше 50 мм режущую струю направляют по ходу резки под углом 15-25 от вертикали.

При движении резака с правильно установленной скоростью поток искр вылетает под прямым углом к разрезаемой поверхности, т.е. прямо вниз. При слишком большой скорости движения резака поток искр будет отставать, а при слишком медленной -опережать резак. По окончании резки следует задержать резак на выходе и произвести разрез нижнего участка

При резке профильной стали (уголка, двутавра, швеллера и т.д ) нужно направлять струю режущего кислорода так, чтобы не повредить соседнюю полку или стенку.

Если в процессе резки металла не получается сквозного прорезания, а поверхность реза чистая, то это свидетельствует о том, что давление режущего кислорода недостаточное.