Сварка и свариваемые материалы. Том 2. Технология и оборудование

Рис. 8.16. Подготовленный к сварке плавящийся мундштук:

/ — переходные спиральные или трубчатые каналы; 2 и 3 — направ­

ляющая н плавящаяся части мундштука; 4 — изоляторы; 5 — токопод* вод; 6 — переходник; 7 — фиксирующая планка

Наиболее выгодно при ЭШС плавящимся мундштуком одну сторону закрывать медной водоохлаждаемой накладкой, а дру­ гую формировать ползуном либо короткими переставными на­ кладками. Это позволяет оперативно контролировать положе­ ние мундштука в зазоре и глубину шлаковой ванны.

хода трансформатора, расход воды в системе формующих уст­ ройств и наличие необходимого инструмента.

Сварку начинают всеми электродами при скорости их по­ дачи 150—170 м/ч. Напряжение сварки может быть на уровне предусмотренного технологией. После возбуждения стабильного дугового процесса скорость подачи проволоки снижается до 90—100 м/ч, в зазор засыпается флюс. Следует помнить, что объем флюса вдвое больше объема жидкого шлака.

Если при разведении процесса одна из проволок останови­ лась, то нужно немедленно отжать прижимной ролик и отор­ вать эту проволоку движением вверх. Затем проволоку подни­ мают на 300—500 мм и, прижав ролик, подают вниз. При но­ вой остановке все операции повторяют.

Ведение ЭШС, окончание сварки и все последующие опе­ рации выполняют по правилам сварки прямолинейных швов. При сварке толстого металла более 100—200 мм всегда пред­ почтительнее выбирать трехфазную схему питания во избежа­ ние перекоса фаз.

Для надежного одновременного пуска всех проволок в по­ следнее время применяют сифонную заливку жидкого флюса в карман. Флюс расплавляют в графитовом тигле, используя угольный электрод, подключенный к сварочному трансфор­ матору.

Плавящийся мундштук широко применяют при ремонте не только для сварки, но и в наплавочных работах [1]. Минималь­ ная толщина наплавленного слоя 20 мм, максимальная —

100мм.

8.3.Контроль качества сварных соединений

8.3.1. Характерные дефекты

Соединения, полученные ЭШС, как правило, отличаются высо­ кими механическими свойствами, химической однородностью, отсутствием крупных неметаллических включений, трещин, пор и шлаковых включений. Однако при нарушении технологии или техники выполнения швов в последних могут возникать дефекты, ухудшающие работоспособность сварного соединения.

сварке практически всех сталей. Наиболее часто они возни­ кают в швах с повышенным (>0,20 %) содержанием углерода при жестком закреплении кромок изделий и повышенных ско­ ростях сварки. Из основных параметров режима, наиболее влияющих на образование кристаллизационных трещин, сле-

дует выделить величину сварочного тока, которая определяется однозначной зависимостью от скорости подачи электродной проволоки. При скорости, превышающей критическую, в ме­ талле шва образуются трещины.

Для предотвращения кристаллизационных трещин приме­ няют предварительный подогрев до 150—500 °С [6], а также уменьшают скорость подачи проволоки.

Трещины-надрывы в зоне сплавления появляются, как пра­ вило, при ЭШС среднелегированных сталей ферритными про­ волоками [1], когда область подплавления основного металла удалена от зеркала металлической ванны. Во избежание тре­ щин-надрывов необходимо вести процесс при малых глубинах шлаковой ванны (35—40 мм) и равномерном проваре кромок, не допуская его сужения.

Непровары, поры и шлаковые включения могут появляться в металле шва только при грубом нарушении технологического процесса.

8.3.2. Способы контроля

Соединения, выполненные ЭШС, подвергают комплексному контролю, включающему визуальный контроль, контроль ре­ жима сварки на образцах-свидетелях, ультразвуковую дефек­ тоскопию (УЗД), радиационный метод (рентгеновскими или у-лучами) и магнитный метод.

Визуальный контроль осуществляется в той или иной мере практически при сварке любого изделия. Режим сварки конт­ ролируется также систематически, особенно при внедрении новых разработок или когда другие методы малоэффективны. Например, применительно к отливкам или поковкам большой толщины (^ 0 ,5 м), которые после ЭШС не подвергались вы­ сокотемпературной термической обработке, этот вид контроля по образцам-свидетелям включает такие параметры режима сварки, как /св и t/CB, фиксируемые самопишущими приборами.

УЗД широко применяют для контроля качества сварных соединений из углеродистых и легированных сталей толщиной до 700 мм, подвергнутых после сварки высокотемпературной термической обработке. Чувствительность УЗД: ширина тре­

имущественно при сварке толщины >5 мм, а левый — при сварке толщины <3 мм. Сварка швов в нижнем положении возможна как правым, так и левым способом. Вертикальные швы удобнее сваривать левым способом, го­ ризонтальные и потолочные швы — правым.

Известны две разновидности газовой сварки плавлением: горячая с пред­ варительным подогревом (общим или местным) и холодная (без предва­ рительного подогрева). Горячая сварка применяется преимущественно для сварки чугуна.

К способам сварки плавлением с присадочным металлом и с оплавлением кромок примыкают методы пайкосварки. Эти методы характеризуются осо­ быми приемами образования соединения за счет расплавления только приса­ дочного металла и применения поверхностно-активных флюсов. Пайкосварку используют для заварки чугунных и латунных деталей.

9.1.2. Физико-металлургические основы процесса

Основной характерный признак газовой сварки — использова­ ние тепловой энергии высокотемпературного газокислородного пламени.

Газовое пламя является местным поверхностным теплооб­ менным источником теплоты, позволяющим весьма гибко регу­ лировать распределение теплоты по заданным участкам по­ верхности изделия, а также между основным и присадочным металлом.

Газовое пламя характеризуется наибольшими размерами пятна нагрева и сравнительно низкими значениями удельного теплового потока и эффективной мощности источника нагрева (табл. 9.1).

Сварочная ванна, образующаяся в результате нагрева ме­ талла, характеризуется относительно малым объемом, высокой температурой, интенсивным перемешиванием жидкого металла газовым потоком и присадочным стержнем.

Свойства металла шва в значительной мере определяются процессами окисления и раскисления в сварочной ванне при взаимодействии газовой и шлаковой фазы с жидким металлом (рис. 9.2).

ловой поток, d —диаметр пятна нагрева.

Изменения в структуре и свойствах сварного соединения (при отсутствии пережога или карбидной эвтектики) можно исправить термической обработкой изделия.

9.2. Технология

9.2.1. Свариваемые материалы и требования к конструкции

Газовая сварка используется для выполнения сварных соеди­ нений разных типов (рис. 9.3). Для тонколистового металла возможно применение стыковых угловых и торцевых^ соедине­ ний (рис. 9.3, а—в). При сварке металла толщиной > 5 мм стыковое соединение выполняется с U- или Х-образной раздел­

Рис. 9.3. Сварные соединения:

а — стыковые; б — внахлестку; в — тавровые; г — угловые

кой кромок. Соединения тавровые или внахлестку (рис. 9.3, б, в) допустимы только для металла толщиной до 3—4 мм.

Требования к конструкции сварного соединения зависят от вида соединения, толщины и материала свариваемых изделий, а также характера выполняемых работ.

9.2.2. Подготовка к сварке

Подготовка деталей к сварке: очистка свариваемых кромок изделия, разделка кромок под сварку, наложение прихваток для сборки соединяемых деталей под сварку.

Перед выполнением газовой сварки кромки зачищают до металлического блеска металлическими щетками или пламе­ нем сварочной горелки. При сварке ответственных изделий не­ больших размеров применяют травление в соответствии с тех­ ническими условиями на изделие или пескоструйную обработку его поверхности.

Разделывают кромки в зависимости от вида соединения (стыковое, угловое или торцовое) и толщины свариваемы* из­ делий.

Элементы подготовки кромок при сварке швов стыковых соединений листовой стали приведены в табл. 9.4.

ПОДГОТОВКА КРОМОК СТЫКОВЫХ ШВОВ ПРИ ГАЗОВОЙ СВАРКЕ

П р и м е ч а н и е . Возможны также другие формы подготовки — с криволиней­ ным или ломаным скосом, с двумя скосами одной кромки и т. д.

9.2.3. Выбор параметров режима

Параметры режима сварки — мощность и состав пламени, диаметр и расход присадочного металла. Режим зависит от теплофизических свойств свариваемого металла, габаритных размеров и форм изделия. Большое влияние на режим сварки оказывает используемый способ сварки («правый» или «ле­ вый») и положение сварного шва в пространстве.

УДЕЛЬНЫ Й РАСХОД АЦЕТИЛЕНА И КИСЛОРОДА. СООТНОШЕНИЕ ГАЗОВ В СМЕСИ ПРИ ЛЕВОМ СПОСОБЕ ГАЗОВОЙ СВАРКИ НЕКОТОРЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

М атериал К®цет, л/(ч-мм) /({?'. л/(ч м м ) 0

1

горючего газа, л/ч, необходимый для сварки данного металла толщиной 1 мм. Этот показатель тем выше, чем выше тепло­ проводность и температура плавления свариваемого металла. При правом способе сварки пламя направлено на формирую­ щийся шов и удельная мощность пламени устанавливается, как правило, на 15—20 % выше, чем при левом.

С о с т а в п л а м е н и определяется соотношением расходов кислорода и горючего газа (р), устанавливаемым и регулируе­ мым в процессе сварки по виду пламени.

Средние значения удельных расходов ацетилена, кислорода и их соотношений при сварке разных металлов даны в табл. 9.5.

Использование заменителей ацетилена для газовой сварки стали, чугуна и латуни возможно только для деталей неответ-