Классификация сварочной дуги

Причины отклонения дуги, меры предотвращения

Манипулирование электродом

Техника манипулирования электродом. Во время сварки электросварщик сообщает концу электрода движение в трех направлениях.

Первое движение - поступательное, по направлению оси электрода, для поддержания необходимой длины дуги Ld, которая должна быть Ld =(0,5-:-1,1) dэ, где dэ-диаметр электрода, мм.

Второе движение - вдоль оси валика для образования сварного шва. Скорость движения электрода зависит от величины тока, диаметра электрода, типа и пространственного положения шва. При большой скорости перемещения электрода основной металл не успевает проплавиться, вследствие чего образуется недостаточная глубина проплавления - непровар. Недостаточная скорость перемещения электрода приводит к перегреву и прожогу (сквозное проплавление) металла.

Третье движение - колебание концов электрода поперек шва для образования уширенного валика. Поперечные колебательные движения электрода разнообразны и определяются формой, размерами, положениями шва в пространстве, в котором выполняется сварка, и навыком сварщика.

Рис. 7.38. Траектория движения конца электрода при наплавке уширенных валиков

Обычно сварку выполняют вертикально расположенным электродом или при его наклоне относительно шва, углом вперед или назад (рис. 7.39). При сварке углом назад обеспечивается более полный провар и меньшая ширина шва. Электродом, расположенным углом назад, сваривают нахлесточные, угловые и тавровые соединения, а высококвалифицированные сварщики сваривают и стыковые соединения.

И зменяя угол наклона электрода в плоскости продольной оси шва, можно существенно влиять на размеры сварочной ванны и шва (рис. 7.39

Рис. 7.39 Влияние угла наклона электрода α на формирование сварочной ванны и шва при сварке:

а - вертикальным электродом; б - углом вперед; в - углом назад.

Структура сварного шва и околошовной зоны (ЗТВ)

Сварное соединение можно разделить на три зоны, отличающиеся структурным строением металла:

зона наплавленного металла;

зона термического влияния;

зона основного металла.

Зона термического влияния, размеры и структура участков для других металлов и сплавов будут иными, чем для низкоуглеродистой стали.

Понятие о деформациях и напряжениях

Основными причинами возникновения собственных напряжений и деформаций в сварных соединениях и конструкциях являются неравномерное нагревание металла при сварке, литейная усадка, структурные и фазовые превращения в затвердевающем металле при охлаждении.

Если деформации и напряжения появляются в изделии только в процессе сварки и исчезают при остывании после сварки, они называются временными.

Деформации и напряжения, которые сохраняются после сварки при полном охлаждении швов, называются остаточными

Основные мероприятия по уменьшению напряжений и деформаций при сварке:

Для уменьшения деформаций и напряжений при сварке нужно руководствоваться следующими рекомендациями:

1. Применять такие марки электродов, которые дают пластичный металл шва.

2. Выполнять швы с меньшим количеством наплавленного металла, симметрично расположенные относительно центра тяжести сечения элемента; использовать прерывистые швы с расстоянием между ними не менее 30—40 мм.

3. Избегать в конструкциях, особенно работающих при ударных нагрузках, вибрациях и низких окружающих температурах, скоплений большого количества сварных швов и их пересечений друг с другом, а также коротких швов замкнутого контура, так как в подобных местах происходит концентрация собственных напряжений.

4. Симметрично располагать ребра жесткости в конструкциях.

5. Ограничивать применение накладок и косынок.

6. Применять по возможности стыковые швы, так как они обеспечивают наименьшую концентрацию напряжений.

7. Использовать методы секционного изготовления конструкций с последующей сборкой и сваркой готовых узлов, а также применять штампованные и литые детали, при сборке узлов сложной конфигурации

8. Преимущественнее применять швы с глубоким проплавлением, а также полуавтоматическую и автоматическую сварку под флюсом и в защитном газе.

9. Пользоваться сборочно-сварочными приспособлениями и кондукторами, обеспечивающими заданную точность сборки.

10. Правильно выбирать тепловой режим при сварке,

с целью уменьшения скорости охлаждения после сварки и разности температур между нагретыми и холодными частями изделий .

11. Соблюдать правильную последовательность наложения швов, при которой в свариваемых элементах, например листах, возможна свободная деформация. Например, при сварке листов настила продольными и поперечными швами сначала выполняют все поперечные швы, соединяющие листы в полосы. После этого сваривают продольные швы, соединяющие полосы между собой. В этом случае листы могут свободно деформироваться в процессе сварки.

12. Стремиться, к наиболее равномерному распределению тепла по поверхности свариваемых листов.

13. При сварке металла толщиной свыше 14 мм выбирать наиболее целесообразный способ подготовки кромок.

14. Металл большой толщины (свыше 20—25 мм) сваривать многослойным швом.

15. Проковывать в случае необходимости каждый слой многослойного шва.

16. С целью уменьшения коробления листов швы длиной более 600 мм выполнять в обратноступенчатом порядке.

17. Уравновешивать деформации, для чего порядок наложения швов должен быть таким, чтобы последующий шов вызывал деформации, обратные тем, которые возникли при наложении предыдущего шва.

18. Использовать обратные деформации. В этом случае в детали перед сваркой искусственно вызывают деформацию, обратную тем, которые она должна получить при сварке.

19. Применять искусственное охлаждение в процессе сварки, Что уменьшает зону нагрева металла и деформацию изделия. Для охлаждения изделие погружают в воду, оставляя па поверхности только свариваемое место, или кладут под шов толстую подкладку из красной меди, которая обладает высокой теплопроводностью и хорошо отводит тепло, или массивную подкладку из стали.

20. Применять отжиг или нормализацию изделия после сварки. Отжиг или нормализация полностью устраняют внутренние напряжения в изделии, возникающие при сварке.

21. Применять холодную или горячую правку изделий после сварки.

22. Весьма эффективным является метод исправления деформаций тонколистовых изделий путем холодной прокатки роликами шва и околошовной зоны после сварки на ширине 7—20 мм.

23. При горячей правке осуществляется местный нагрев сварочными горелками до температуры пластического состояния участка металла на выпуклой стороне изделий.