Лабораторная работа № 3 выбор электродов и конструктивных элементов шва

Ц е л ь р а б о т ы:

- освоить маркировку электродов и сварочной проволоки;

- научиться выбирать сварочные материалы и определять геометрические параметры сварного соединения,

Краткие сведения о сварочных материалах и

геометрии сварного шва

При электродуговой сварке используют плавящиеся металлические электроды, стальную проволоку, проволоку для сварки медных и алюминиевых сплавов, чугунные прутки, порошковые проволоки, а также сварочные флюсы и защитные газы.

ЭЛЕКТРОДЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ для ручной сварки и наплавки классифицируют:

по ГОСТ 9466

по назначению:

1) для сварки углеродистых и низколегированных сталей, условное обозначение в сертификате У (_в до 600 МПа);

2) для сварки легированных сталей, обозначаются буквой Л (_в более 600 МПа);

3) для сварки теплоустойчивых сталей, обозначаются буквой Т;

4) для наплавки изделий (Н);

по толщине покрытия:

М - тонкое; С - среднее; Д - толстое; Г - особо толстое;

по виду покрытия:

А - кислое; Б - основное; Р - рутиловое; Ц - целлюлозное;

по допустимым пространственным положениям сварки:

1 - для всех положений;

2 - для всех положений, кроме вертикального;

3 - для нижнего и горизонтального положения;

4 - для нижнего положения и в "лодочку";

по роду и полярности тока:

от 0 до 9 (Приложение 5).

Схема условного обозначения электрода по ГОСТ 9466-75 и ГОСТ 9467-75 приведена на рис. 5.8.

Пример обозначения электрода (ГОСТ 9466-75 и ГОСТ 9467-75):

Э46-АНО-1-3-УД

Е-45-2-(5)-А-1-6

где Э46 - тип электрода (Э - электрод для дуговой сварки;

46 - гарантируемый предел прочности металла шва, равный 450 МПа);

АНО-1 - марка электрода;

3 - диаметр электрода (3 мм);

У - электрод для сварки углеродистой стали;

Д - покрытие толстое;

Е - электрод металлический;

45 - минимальный гарантированный предел прочности

металла шва (не менее 450 МПа);

2 - относительное удлинение не менее 22 %;

(5) - ударная вязкость не менее 35 Дж/см² при температуре

минус 40 С;

А - покрытие кислое;

1 - сварка во всех пространственных положениях;

6 - ток постоянный обратной полярности (U_хх = 70 В).

Обозначение по евростандарту ЕН 499-2001:

Е 46 3 1Ni B 5 4 H5, где

Е – покрытый электрод для ручной дуговой сварки;

46 – предел текучести, временное сопротивление и относительное удлинение;

3 – температура при которой достигается работа удара;

1Ni – содержание легирующих элементов;

B – вид покрытия;

5 – переход металла и род тока;

4 – положение при сварке;

H5 – содержание водорода в наплавленном металле;

Расшифровка обозначений:

1.G– газовая сварка;

Е– ручная дуговая сварка;

MF– сварка порошковой проволокой;

TIG– сварка неплавящемся электродом в среде инертных газов;

MIG– сварка плавящемся электродом в среде инертных газов;

UP– сварка под флюсом;

2. Предел текучести наплавленного материала: 35– σ_т=355 МПа, 38– σ_т=380 МПа, 50– σ_т=500 МПа;

3. Минимальная температура эксплуатации: 1– плюс 20^ОС, 2– минус 20^ОС, 3– минус 30^ОС, 6– минус 60^ОС;

4. Содержание легирующих элементов в наплавленном металле в%;

5. По виду покрытия различают:

А - кислое; В - основное; R - рутиловое; C - целлюлозное;

6. Положение шва в пространстве, то же, что и в ГОСТе;

7. Код производительности и рода тока:

1 - производительность 105 %, ток постоянный и переменный;

2 - производительность 105 %, ток постоянный;

3 - производительность 105-125 %, ток по­стоянный и переменный;

5 - производительность 125-160 %, ток постоянный и переменный;

8 - производительность больше 160 %, ток постоянный.

8. Обозначение содержания в наплавленном металле водорода Н10- максимальное содержание водорода 10 мл на 100г наплавлен­ного металла.

Технологические свойства электродов для сварки углеродистых и низколегированных сталей приведены в Приложении 6, а механические свойства металла шва - в Приложении 7.

Диаметр электродов колеблется от 1,6 до 12 мм; длина - от 200 до 450 мм. Материал стержня электрода при сварке углеродистых и низколегированных сталей представляет обычно проволоку марки Св-08 и Св-08А. Марка электрода, зависящая от химического состава покрытия, обеспечивает химический состав металла шва и его качество.

Широкое применение в промышленности получили электроды группы УОНИИ-13 (13/45; 13/55; 13/65; 13/85), они позволяют проводить сварку для любых положений шва, но только на постоянном токе обратной полярности, их применяют в заводских и монтажных условиях (коэффициент наплавки _н составляет 9,5 г/Ач).

В строительстве часто применяют электроды марки СМ-11 (тип Э42А) и МР-3, ток может быть постоянный либо переменный (_н соответственно равен 10 и 9 г/Ач).

СВАРОЧНАЯ И НАПЛАВОЧНАЯ ПРОВОЛОКА применяются при механизированных и автоматических способах сварки. Стальная холоднотянутая проволока круглого сечения выпускается диаметрами от 0,3 до 12 мм (проволока диаметром от 0,3 до 1,6 мм предназначена в основном для сварки в защитном газе; диаметрами 2-6 мм – для сварки под флюсом; 1,6-12 мм – для изготовления электродов).

Классификация по химическому составу предусматривает три основные группы стальной проволоки:

1) углеродистые с содержанием углерода не более 0,12 %, назначение - сварка низко- и среднеуглеродистых сталей. Пример: проволока марки Св-0,8 (содержание углерода примерно 0,08 %);

2) легированные, назначение - сварка низколегированных и теплоустойчивых сталей. Пример: проволока марки Св-08Г2С (содержит примерно 2 % марганца и 1 % кремния);

3) высоколегированные для сварки легированных сталей. Пример: проволока марки Св-20Х13 (содержит углерода примерно 0,2 % и хрома - 13 %).

СВАРОЧНЫЕ ФЛЮСЫ И ЗАЩИТНЫЕ ГАЗЫ служат для защиты расплавленного металла от вредного воздействия кислорода и азота воздуха. Флюсы кроме того, ведут металлургическую обработку в процессе сварки жидкого металла, повышая его механические свойства.

Флюсы могут быть плавленые и керамические. Плавленые флюсы используют при автоматической сварке металлов. При сварке углеродистых и низколегированных сталей используют обычно флюс типа АН-348.

В его составе: 41-44% - SiO₂; 34-38% - MnO₂; 6,5%  CaO; 5-7,5% - MgO; 4,5%  Al₂O₃; 4,0-5,5% - CaF₂ и 2 %  Fe₂O₃ . Размер зерна колеблется в пределах 0,35-3,0 мм и выбирается в зависимости от диаметра сварочной проволоки.

Защитные газы при сварке - аргон, гелий и углекислый газ. Аргон - инертный газ без цвета и запаха, поставляется в баллонах под давлением 15 МПа. Аргон применяется для сварки высоколегированных сталей и цветных сплавов.

Углекислый газ поставляется в сжиженном состоянии в баллонах емкостью 40 л под давлением 7,5 МПа. Применяется при сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей.

Типы сварных соединений и швов

Сварным соединением называют элемент конструкции, состоящий из двух или нескольких деталей и сварного шва, соединяющего эти детали. Основные типы и конструктивные элементы сварных соединений, выполняемых, например, ручной дуговой сваркой металлическим электродом, устанавливаются стандартом (ГОСТ 5264-80). В нем предусмотрены соединения: стыковые (рис. 5.9); угловые (рис. 5.10); тавровые (рис. 5.11); нахлесточные (рис. 5.12).

Конструктивные элементы и обозначения

сварных соединений

В зависимости от способа сварки, типа соединения и толщины свариваемого металла выбираются конструктивные элементы и геометрические размеры шва. При этом под конструктивными элементами понимают: форму подготовленных кромок свариваемого металла (с отбортовкой кромок, без скоса или со скосом одной либо обеих кромок); характер сварного шва (односторонний, двусторонний и т.д.); форму поперечного сечения подготовленных кромок; форму поперечного сечения сварного шва.

В соответствии с выбранными элементами сварному соединению присваивают условный символ и номер, например - С1, С8, С42 (для стыковых швов) или У1, Т2 (для угловых и тавровых соединений). На следующем этапе выбирают геометрические размеры сварного соединения.

Так, например, при ручной дуговой сварке конструктивные элементы и геометрические размеры соединений следует выбирать по ГОСТ 5264-80, в котором указаны все необходимые данные при выборе параметров сварных соединений.

В конструкторской документации в соответствии с ГОСТ 2.312-72 установлены условные изображения и обозначения сварных соединений. Условное обозначение шва наносят на полке линии-выноски, проведенной от изображения шва с лицевой стороны и под полкой линии-выноски, проведенной от изображения шва с оборотной стороны.

Видимые швы показывают сплошными основными линиями, невидимые - штриховыми. От изображения шва проводят линию-выноску в виде односторонней стрелки. Границы шва изображают основными линиями, конструктивные элементы - тонкими линиями. В структуру условного обозначения сварного шва входят вспомогательные знаки (Приложение 8), символ типа шва, его конструктивные элементы.

Указанный стандарт допускает в практике строительства использовать иное обозначение сварных швов (Приложение 9).

Пример обозначения сварного шва по ГОСТ показан на рис. 5.17.

Пример обозначения сварного шва по ИСО 2553 -2004:

Рис.5.18. Пример изображения стыкового V образного стыкового шва с подварочным проходом

Рекомендации по выбору сварочных материалов и

конструктивных элементов сварных соединений

При мелкосерийном и единичном производстве целесообразно использовать ручную дуговую сварку. В этом случае марка и тип электрода подбираются также с учетом уровня механических свойств металла шва; вид и полярность тока выбираются с учетом требований, предъявляемых к качеству сварного шва. Конструктивные элементы при ручной дуговой сварке подбираются согласно указаний ГОСТа 5264-80.

При механизированной и автоматической сварке используются соответствующие этим способам сварки стандарты.

После изучения сведений о сварочных материалах, типов соединений и швов, правил их выбора в практических условиях каждый студент получает индивидуальное задание.

Порядок выполнения индивидуального задания

1. Вычертить согласно варианта эскиз детали.

2. Выбрать способ сварки с учетом объема производства.

3. Согласно требованиям, предъявляемым к металлу шва, выбрать тип электрода.

4. Определить пространственное положение сварки.

5. Подобрать марку электрода.

6. Написать полное обозначение электрода.

7. Определить тип сварного соединения, конструктивные элементы сварного шва и его геометрические параметры.

8. Вычертить сечение сварного соединения с указанием геометрических размеров.

9. Нанести на эскизе изделия основные и вспомогательные обозначения сварного шва.

Содержание отчета

Отчет составляется в соответствии с перечнем работ по выполнению индивидуального задания.

Контрольные вопросы

1. Как осуществляется маркировка электродов для ручной дуговой сварки?

2. Приведите пример обозначения электрода.

3. Назовите основные типы сварных соединений.

4. Какие типы швов применяются в практике?

5. Как обозначаются сварные швы в чертежах?

6. От чего зависят геометрические параметры сварного соединения?

7. Какие электроды используются при ручной дуговой сварке?

8. Какие требования предъявляются к металлу шва?

9. Как выбирается тип сварного соединения?

10. В каких случаях применяется двухсторонняя разделка кромок сварного соединения?