Сварка и свариваемые материалы. Том 2. Технология и оборудование

жет изменяться от 0,5 до 4. Закономерности изменения формы шва обусловлены главным образом режимом сварки и практи­ чески мало зависят от типа сварного соединения.

Параметры режима условно можно разбить на основные и

с постоянной скоростью подачи электродной проволоки часто вместо тока оперируют определяющим его понятием «скорость подачи электродной проволоки» (м/ч). Чем выше скорость по­ дачи, тем больше должен быть ток, чтобы расплавить прово­ локу, подаваемую в сварочную ванну.

К д о п о л н и т е л ь н ы м параметрам режима сварки под флюсом можно отнести: величину вылета электродной прово­

локи, состав и строение флюса (плотность, размеры частиц), положение изделия и электрода при сварке.

Глубина провара и ширина шва зависят практически от всех параметров режима. С увеличением силы тока глубина провара также увеличивается. Род и полярность тока также влияют на форму и размер шва. При сварке постоян­ ным током обратной полярности глубина провара примерно на 40—50 % больше, чем при сварке постоянным током прямой полярности. При сварке переменным током глубина провара на 15—20 % ниже, чем при сварке по­ стоянным током обратной полярности.

Уменьшение диаметра электродной проволоки приводит к увеличению глубины провара и уменьшению ширины шва.

Напряжение дуги при сварке под флюсом оказывает весьма незначитель­ ное влияние на глубину провара. Ширина шва связана с напряжением на электродах прямой зависимостью. С увеличением напряжения ширина шва увеличивается.

Влияние скорости сварки на глубину провара неоднозначно. При малых скоростях сварки (10—12 м/ч) глубина провара при прочих равных условиях минимальная. Повышение скорости сварки до некоторого значения, завися­ щего от условий сварки, приводит к увеличению глубины провара. В преде­ лах часто применяемых режимов глубина провара лишь незначительно изме­ няется с изменением скорости сварки. Ширина шва связана со скоростью сварки обратной зависимостью.

Состав и строение флюса оказывают заметное влияние на глубину про­ вара и ширину шва. Чем меньше насыпная масса флюса, тем больше объем полости, образующейся вокруг столба дуги, и тем большей подвижностью обладает дуга. При этом ширина шва увеличивается, а глубина провара па­ дает. При увеличении насыпной массы флюса зависимость обратная.

Подогрев свариваемых кромок выше 100°С приводит к увеличению глу­ бины провара и ширины шва.

На форму сварочной ванны, и в первую очередь на глубину провара, существенное влияние оказывают состав и свойства основного металла. Так, при сварке углеродистой конструкционной стали, высоколегированной стали и алюминия наибольшая глубина проплавления получается при сварке алю­ миния, средняя — для высокоуглеродистой стали и минимальная — при сварке углеродистой стали. Это связано с теплопроводностью и плотностью указан­ ных металлов.

Влияние зазора между кромками на форму, очертания и размеры шва незначительно, но заметно сказывается на соотношении долей электродного и основного металла в шве. Чем больше зазор или площадь сечения разделки кромок, тем меньше доля основного металла в шве.

Основные типы соединений, конструктивные элементы и их размеры в на­ стоящее время регламентируются двумя стандартами: ГОСТ 8713—79 «Свар­ ка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры» н ГОСТ 11533—75 «Автоматическая и полуавтоматиче­ ская дуговая сварка под флюсом. Соединения сварные под острыми и ту­ пыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры».

Подготовка элементов к сварке под флюсом проводится лю­ бым механическим способом или методом термической резки (кислородной, плазменной).

Перед сборкой свариваемые кромки должны быть высушены и тщательно очищены от ржавчины, окалины, масла, краски и других загрязнений. Наряду с кромкой свариваемых элементов очищают прилежащие поверхности шириной 30—40 мм. Уда­ ляя ржавчину и загрязнения с поверхности собранных листов, необходимо следить, чтобы они не попали в зазоры между кромками.

Сборку и сварку элементов со стыковыми швами проводят на стеллажах или специальных приспособлениях. Зазор и вза­ имное расположение листов при сварке стыковых швов без раз­ делки кромок фиксируется прихватками и технологическими (выводными) планками. Длина прихваток 50—100 мм, расстоя­ ние между прихватками по длине стыка <500—550 мм, высота усиления прихватки ^ 3 —4 мм. Длина выводной планки дол­ жна быть на 40—50 мм больше кратера основного шва. Ши­ рина— обычно принимается равной 70—100 мм.

При сборке стыковых соединений с разделкой кромок при­ хватки по длине стыка ставить не рекомендуется. Листы перед сваркой скрепляют концевыми планками.

Сборку тавровых соединений обычно выполняют в специ­ альных кондукторах, либо на стеллажах по разметке. Перед сборкой все кромки и места под сварку должны быть очищены от ржавчины и других загрязнений. Зазор между сваривае­ мыми элементами должен быть по возможности минимальным. Перед сваркой элементы соединяются прихватками (длина при­ хваток 80—120 мм, катет <5X 5 мм, расстояние между прихвзтками 500—600 мм; при необходимости оно может быть меньше).

Если зазор между элементами превышает 2 мм, разрешается выполнять подварку штучными электродами со стороны, про­ тивоположной первому шву. Перед сваркой все прихватки дол­ жны быть очищены от шлака и брызг.

Сварка угловых швов, как правило, должна начинаться и заканчиваться на выводных технологических планках.

Основной объем работ по автоматической сварке выполняется электродными проволоками 03, 4 и 5 мм. Режимы сварки вы­

бираются в зависимости от толщины свариваемого металла, вида разделки кромок, количества проходов и способа удержа­ ния сварочной ванны (флюсовая подушка, ручная подварка, медная охлаждаемая подкладка, остающаяся стальная под­ кладка, керамическая подкладка).

Режимы сварки определяются следующими параметрами: силой тока сварки (прямо пропорциональна подаче электрод­ ной проволоки), напряжением дуги, диаметром сварочной про­ волоки, вылетом электрода, скоростью сварки, а также углом наклона электрода или изделия.

Технология и техника сварки под флюсом весьма разнооб­ разны и определяются конструкцией сварного соединения, кон­ фигурацией и протяженностью швов, толщиной и химическим составом свариваемого металла, применяемой аппаратурой (одно-, двух-, многодуговая) и др. Ориентировочные режимы сварки под флюсом наиболее распространенных типов швов приведены в табл. 4.1. Сборку соединений под сварку выпол­ няют согласно требованиям ГОСТ 8713—71.

Стыковые швы

Односторонней однопроходной сваркой соединяют металл тол­ щиной до 30 мм. Более толстый металл, как правило, свари­ вают двусторонними однопроходными или многопроходными швами. В настоящее время сварку под флюсом используют для сварки металла толщиной до 120—150 мм.

Одностороннюю сварку применяют, если металлы не вос­ приимчивы к сварочному перегреву, а швы не склонны к обра­ зованию кристаллизационных трещин. При односторонней

сварке тонкого металла (толщиной до 4—6 мм, без разделки кромок) стремятся уменьшить зазор при сборке, свести его

практически к нулю.

При бесскосной односторонней сварке более толстого ме­ талла (толщиной 10—12 мм) для уменьшения избытка наплав­ ленного металла и увеличения глубины провара стыки соби­ рают с зазором.

Как в первом, так и во втором случаях поддерживающие подкладки или подварка обязательны. Если доступ к стыку имеется только с одной стороны, то либо сварку выполняют на остающейся стальной подкладке, либо стык собирают «в замок».

Сварка стыковых соединений на остающейся подкладке при­ меняется преимущественно при соединении тонких листов (до 10 мм) и для кольцевых соединений цилиндрических конструк-

циЙ, когда наличие п одкладки допустим о (по условиям р аб о ты ).

Сварка «в замок» имеет много общего со способом сварки на остающейся подкладке. Соединения «в замок» применяют в ответственных изделиях, например в котлах высокого давле­ ния. Такое соединение предохраняет металл от прожога, кроме того, оно очень удобно при сборке крупногабаритных, тяжелых изделий.

Односторонняя автоматическая сварка по ручной подварке корня шва применяется тогда, когда изделие невозможно кан­ товать при сварке или необходимо его транспортировать на ме­ сто сварки.

Односторонняя сварка на флюсовой подушке наиболее рас­ пространена в промышленности для сварки конструкций типа полотнищ и для кольцевых швов. При односторонней сварке стыковых соединений на флюсовой подушке к качеству сборки предъявляются более высокие требования, чем при сварке на остающихся подкладках и для технологии с ручной подваркой.

При сварке листов толщиной > 8 мм прижатие флюса соз­ дается благодаря собственному весу изделия. Сварка на флюсо­ вой подушке (табл. 4.2) ведется как с разделкой, так и без раз­ делки с обязательным технологическим зазором. Для получе­ ния доброкачественных швов с плавкой и стабильной формой корневого валика автоматическую одностороннюю сварку под флюсом выполняют на медной и флюсомедной подкладке. Сле­ дует отметить, что качественные швы в этом случае получаются только при полном прижатии подкладки к изделию, постоян­ ном по длине стыка зазоре и строгом соблюдении точной сборки стыка (без депланации кромок). Смещение стыкуемых кромок

Ii

Сварка на весу (без подкладок) возможна только при усло­ вии плотной и точной сборки стыка без зазоров

Глубина провара при односторонней сварке по этому спо­ собу не должна превышать 2/3 толщины металла, в противном случае возможны прожоги под действием веса ванны расплав­ ленного металла.

Сварка на весу односторонних швов применяется для неот­ ветственных конструкций из тонкого металла или конструкций, в которых по условиям эксплуатации допустим непровар свари­ ваемых кромок, например картеры передних и задних мостов автомобилей, тракторов, лонжеронов рам тележек тракторов и других изделий.

Автоматическая сварка под флюсом двусторонних стыковых швов. Этот вид автоматической сварки под флюсом наиболее распространен в промышленности и строительстве. Применяется при создании всевозможных сварных металлоконструкций и из­

делий: паровых котлов, химической и нефтяной аппаратуры, строительных металлоконструкций, цистерн, судокорпусных кон­

струкций и т. д.

Двусторонняя автоматическая сварка менее экономична и менее производительна, чем односторонняя, но имеет то пре­ имущество, что более надежна, так как на качество швов при этой технологии в меньшей степени влияет изменение режи­ мов сварки, смещение электрода от оси шва, точность подго­ товки кромок к сборке. Кроме того, не требуется сложных уст­ ройств для получения полного провара и формирования корне­ вой части шва и т. п.

Сварка первого прохода двустороннего шва по этой техноло­ гии выполняется на флюсовой подушке или на весу. Сварка второго прохода шва с обратной стороны выполняется после зачистки корневого участка шва первого прохода. Техника сварки первого прохода такая же, как и для односторонних

швов.

В табл. 4.5 и 4.6 приведены ориентировочные режимы меха­ низированной сварки под флюсом двусторонних стыковых швов без разделки кромок (с обязательным технологическим зазо­ ром) и с их разделкой (свариваются на флюсовой подушке). Во втором случае предпочтение отдают швам, выполненным на металле с симметричной разделкой кромок. В практике приме­ няют V-, U-, Х-, К-образные и другие типы разделок кромок стыковых швов, которые оговорены ГОСТом.

Во всех случаях режимы сварки необходимо выбирать та­ ким образом, чтобы глубина провара первого слоя примерно составляла половину толщины свариваемого металла. Второй шов сваривают с более глубоким проваром, примерно равным 0,65—0,7 толщины свариваемого металла.

РЕЖИМЫ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ ПОД ФЛЮСОМ ДВУСТОРОННИХ СТЫКОВЫХ ШВОВ БЕЗ РАЗДЕЛКИ КРОМОК

Сварка под флюсом стыковых многопроходных двусторонних швов. Многопроходная автоматическая сварка под флюсом при­ меняется при сварке металла средних и больших толщин (пре­ имущественно >20 мм) с обязательной разделкой кромок. Раз­ делка кромок выполняется в процессе последовательных нало­ жений слоев. Сечение шва, а следовательно, и число слоев оп­ ределяется (кроме толщины металла) режимом сварки. При многопроходной сварке предпочтительнее Х-образная разделка (по сравнению с V-образной), т. е. двусторонние швы имеют преимущество перед односторонними.

Ориентировочные режимы многопроходной автоматической сварки под флюсом металла с X- и U-образной разделкой кро­ мок приведены в табл. 4.7.