1.10. Сварные соединения и швы при ручной дуговой сварке

ГОСТ 5264-80 устанавливает основные типы, конструктивные элементы и размеры сварных соединений из сталей, а также сплавов на железоникелевой и никелевой основах, выполняемых ручной дуговой сваркой металлическим электродом. Установлены следующие типы соединений: стыковое – С, угловое – У, тавровое – Т, нахлесточное – Н. (Рис. 1.10).

Стыковые соединения наиболее распространенные и обозначаются зависимости от толщины и формы кромок свариваемого металла С1, С2…С45.

Если толщина металла около 1 мм, то металл сваривают, образовав отбортованные кромки. При толщине металла до 4 мм сварку ведут с одной стороны, установив зазоры без разделки кромок. Если толщина металла от 4 до 6 мм, сварку встык ведут с двух сторон без разделки кромок. При больших толщинах проводят разделку кромок.

Угловые бывают У1...У10. При небольших толщинах свариваются без разделки кромок, а при больших с разделкой.

Тавровые Т1...Т9, внахлестку Н1, Н2.

Рис. 1.10. Типы сварных соединений при ручной дуговой сварке: а–стыковое; б – нахлесточное; в – торцовое; г – угловое; д – тавровое

В зависимости от положения в пространстве сварные швы бывают: нижние вертикальные, горизонтальные и потолочные (рис. 1.10).

Нижние – когда свариваемая деталь находится под электродом. Этот шов наиболее удобен, так как жидкий металл не вытекает из сварочной ванны, а газы и шлак легко всплывают на поверхность расплавленного металла.

Вертикальные швы менее удобны, так как сила тяжести увлекает капли электродного металла вниз. Вертикальные швы следует выполнять короткой дугой и снизу-вверх.

Горизонтальные швы выполняются при одностороннем скосе кромок верхнего листа. Дугу зажигают на нижней кромке и затем переводят на поверхность скоса и обратно.

Потолочные швы наиболее трудно выполнимые. Выполняются электродами диаметром не более 5 мм при уменьшенном сварочном токе. Следует применять тугоплавкое покрытие электрода, образующее «чехольчик», в котором удерживается расплавленный металл электрода. Дуга должна быть как можно короче.

Рис. 1.11. Основные положения сварки и их обозначения: 1 – нижнее; 2 – вертикальное или горизонтальное на вертикальной поверхности; 3 – потолок

1.11. Автоматическая сварка под слоем флюса

Автоматическая сварка позволяет значительно повысить производительность труда, снизив при этом расход металла на угар и разбрызгивание. В качестве электрода при автоматической сварке используется специальная проволока без покрытия, а защита сварочной ванны осуществляется расплавленным флюсом. Подача проволоки в дугу и ее перемещение осуществляются автоматически. Схема процесса автоматической сварки показана на рис. 1.12. Над свариваемыми заготовками 1 перемещается сварочный автомат, состоящий из механизма подачи проволоки 2, токопровода 3 и бункера с флюсом 5. Бункер перемещается впереди электродной, проволоки и насыпает бурт флюса шириной и высотой 30-60 мм. Сварочная дуга 7 образуется между изделием и электродной проволокой 2. Теплом дуги расплавляются электродная проволока, металл по кромкам и часть флюса.

Рис.1.12. Схема процесса автоматической сварки под флюсом

При односторонней. автоматической сварке без разделки кромок режим выбирают так, чтобы непроплавленный слой основного металла мог удержать сварочную ванну. Глубина провара в этом случае не превышает 0,7 толщины металла и достигает 20 мм, что позволяет сваривать без разделки листы толщиной до 30 мм. При двухсторонней сварке глубина провара составляет 0,5 толщины металла. В случае разделки кромок глубина провара

(1.25)

где Н – толщина шва; – площадь проплавления; – ширина шва. При наплавке глубина провара равна (0,8-0,85) Н.

Величина сварочного тока может достигать 4000 А, что обеспечивается малым вылетом электрода.

При автоматической сварке образуется глубокая ванна жидкого металла, что создает опасность протекания его в зазор между кромками. Для предотвращения этого ее снизу закрывают флюсом с помощью подачи воздуха в резиновую камеру (флюсовая подушка) или стальной остающейся подкладкой.

Флюсы, применяемые для автоматической сварки, делятся на плавленые и керамические. Исходными материалами плавленых флюсов являются марганцевая руда ( ), плавиковый шпат ( ) двуокись титана (ТiO₂) и др. Плавленые флюсы приготавливают путем сплавления указанных компонентов в электрических или пламенных печах. Большинство плавленых флюсов дают жидкие шлаки, содержащие большое количество окислов марганца и кремния. Они имеют кислый характер. При сварке в их присутствии происходит процесс окисления углерода, железа и легирующих элементов. Образующаяся FeО связывается в кислом шлаке в нерастворимый силикат и, следовательно, удаляется от металлической ванны. Марганец, образуя с серой при сварке тугоплавкие соединения, способствует повышению стойкости стали против образования горячих трещин. По содержанию окиси кремния флюсы делятся на низкокремнистые (менее 35% SiО₂) и высококремнистые (35-50% SiO₂) по содержанию окиси марганца - марганцевые (более 1% МnО) и безмарганцевые (менее 1% МnO). Марганцевые высококремнистые флюсы применяют для сварки углеродистых и, низколегированных сталей соответствующими сварочными проволоками. Флюсы с высоким содержанием CaO и MgO обеспечивают хорошее формирование шва, легкую удаляемость шлака и высокую плотность наплавленного металла. Низкокремнистые флюсы с повышенным содержанием СаО, MgO и CaF₂, шлаки которых имеют слабокислый характер, рекомендуются для сварки легированных сталей, для сварки высоколегированных сталей с большим содержанием таких легкоокисляющихся легированных элементов, как хром, молибден, титан, алюминий и др., применяют безкремнистые флюсы на основе СаО, СaF₂, Al₂О₃ и бескислородные фторидные флюсы, состоящие из 60-80% CaF₂.

Керамические флюсы изготовляют путем смешивания порошков шлакообразующих, раскисляющих, легирующих, газообразующих компонентов на жидком стекле. Полученную массу гранулируют на зерна, сушат и прокаливают при 300...400°С. Керамические флюсы обеспечивают хорошее раскисление и легирование металла шва. Они применяются при сварке легированных сталей, цветных металлов и их сплавов.