3.7.2.4. Особенности технологии стыковой сварки различных деталей

Способ и режимы стыковой сварки в значительной мере зависят от формы и сечения свариваемых деталей.

Сварка стержней. Стержни из низкоуглеродистой стали диаметром до 15 мм иногда сваривают сопротивлением (t_св = 0,5…0,6 с; j = 90…200 А/мм²).

Стержни диаметром до 60 мм сваривают непрерывным оплавлением; большие сечения сваривают оплавлением с подогревом, с программным регулированием напряжения и импульсным оплавлением. Большое внимание уделяют центрированию торцов; обычно используют полукруглые, призматические и плоские электроды. Для равномерного нагрева по сечению при сварке стержней среднего и большого сечения применяют двусторонний или крестообразный токоподвод.

Сварка рельсов. Нормальные железнодорожные рельсы имеют сечение 5000…8000 мм² и прокатываются из стали, содержащей до 0,9 % С. Рельсы сваривают на стационарных или в полевых условиях на передвижных машинах. При сварке рельсы зажимаются плоскими электродами на длине 150…200 мм с двусторонним подводом тока.

Сложность сварки рельсов обусловлена их конфигурацией, что затрудняет равномерный нагрев торцов и деформацию металла. Качество сварки повышают за счет интенсификации оплавления перед осадкой. Для этого обычно увеличивают v_oпл.к до 0,9…1,2 мм/с. Для сварки рельсов (сечением 6000 мм²) рекомендуют следующие параметры режима:

1. при сварке оплавлением с подогревом: U₂₀ — 9 В; t_под = 240 с; t_имп = 5,5 с; Δ_опл = 20 мм; v_{oпл ср} = 1 мм/с; р_ос = 40…50 МПа; v_oc = 15 мм/с; Δ_ос = 10 мм; t_св = 120 с;

1. при сварке оплавлением с программным изменением напряжения: U_2maх — 7 В; U_2mln = 4 В; U_20кон = 5 В; v_{oпл ср} = 0,9 мм/с; Δ_опл = 30 мм; j_опл = 2,8 А/мм (перед осадкой); Δ_ос = 10 мм; t_св = 120 с;

2. при сварке импульсным оплавлением (жесткий режим): U₂₀ = = 6,3 В; Δ_опл = 7 мм; v_oпл.к = 0,9 мм/с; f_к = 25 Гц; А_к = 0,4 мм; Δ_ос = 6 мм; t_св = 35 с (удельная мощность 0,03 кВА/мм²).

Для улучшения свойств сварных соединений после сварки проводят нормализацию или отпуск.

Сварка труб. Стыковую сварку труб применяют в котлостроении, при изготовлении нефтяного оборудования, при строительстве магистральных и промысловых трубопроводов и т. д. При сварке труб требуется точное совпадение свариваемых кромок, как правило, обеспечение проходного отверстия не менее 80…90 % внутреннего диаметра трубы и равномерный подвод тока по периметру.

Трубы диаметром до 60…100 мм сваривают непрерывным оплавлением или оплавлением с подогревом. В зависимости от жесткости трубы применяют электроды с цилиндрической и призматической поверхностью. При сварке непрерывным оплавлением труб из низкоуглеродистой и легированной стали процесс начинают при малой скорости оплавления и заканчивают при v_oпл.к = 6…10 мм/с (обычно подвижная плита перемещается по закону s_п = kt² или s_п = k×t^3/2). Для сварки стальной трубы (60×3 мм) сечением 550 мм² рекомендуется следующий режим: U₂₀ = 6,5…7 В; 2l₀ = 70 мм; Δ_опл = 15 мм; v_{oпл ср} = 1…1,15 мм/с; Δ_ос = 4,5 мм; Δ_ост — 3 мм.

Толстостенные трубы большого диаметра со стенками 12…50 мм сечением 4000…32 000 мм² сваривают оплавлением с подогревом. Для сварки трубы из низкоуглеродистой стали диаметром 200 мм, сечением 20 000 мм² применяют следующий режим сварки: 2l₀ = = 420 мм; U₂₀ = 9,3 В; t_под = 540 с; t_имп = 6 c; Δ_опл = 23 мм; v_{oпл ср} = 0,6 мм/с; Δ_ос = 15 мм; Δ_ост = 12 мм. Иногда для защиты от окисления внутрь трубы помещают вещества, выделяющие при нагреве водород и углекислый газ (например, шлаковые тампоны, смоченные бензином, и др.).

Магистральные трубопроводы больших диаметров 700…1450 мм сваривают непрерывным оплавлением с программным изменением напряжения и скорости сближения торцов. Для сварки применяют установки, оснащенные кольцевыми или блочными трансформаторами, обеспечивающими равномерный подвод тока по периметру трубы. При этом резко снижается сопротивление сварочного контура (до 12…15 мкОм), и устойчивое оплавление идет при малой удельной мощности (0,015…0,025 кВА/мм²). Давление осадки обычно составляет 50 МПа, v_{oпл ср} — 1 мм/с. Для облегчения возбуждения оплавления кромки труб скашиваются под небольшим углом.

Сварка заготовок инструмента. Для экономии качественных инструментальных сталей из нее делают рабочую часть инструмента, а хвостовую часть — из дешевой углеродистой стали. Сварку выполняют оплавлением или оплавлением с подогревом. Технология сварки определяется в основном свойствами этих сталей. Низкие теплопроводность и электропроводимость инструментальной стали компенсируются при сварке большей (на 30…50 %) установочной длиной заготовки из углеродистой стали; склонность к образованию трещин из-за способности стали интенсивно закаливаться снижают применением замедленного охлаждения после сварки и последующего отжига; чувствительность стали к перегреву с образованием участков хрупкой структуры предупреждается удалением перегретого металла путем повышения давления осадки.

Параметры режима сварки и последующей термообработки уточняют в зависимости от свойств используемой инструментальной стали.