4.1.3. Сварка металла

Ручная дуговая сварка, является самым распространенным методом соединений конструкций из стали. Сварку производят обмазанным электродом средней толщины, для получения особо гладких угловых швов и горизонтальных швов используют сильно обмазанный электрод. Плавящаяся обмазка электрода покрывает основной свариваемый металл — жидкий в течение некоторого времени.

Для сварки в среде защитного газа характерно большое количество наплавляемого металла при незначительном выделении тепла. Она примерно на 50% производительнее обычной электросварки и незаменима для получения соединений из легких сплавов. Для сварки алюминия в качестве защитного используют инертный газ или смесь газов, как и для сварки нержавеющей стали. Чаще всего применяют способ сварки в инертном газе МIG (Меtаl Inert Gas), при котором используются плавящаяся электродная проволока диаметром 0,8—1 мм.

При методе сварки вольфрамовым электродом МIG (Меtаl Inert Gas) в дугу, создаваемую с помощью неплавящегося электрода из вольфрама, вводят пруток из присадочного материала. Этим достигается особенно плотная сварка, конечно, при относительно высоком выделении тепла. Подобный метод применяют для сварки емкостей (баков) и мирятся с несколько большими напряжениями в пользу большей плотности швов.

В малом судостроении практикой найдены типовые сварные соединения и накоплен определенный опыт сварочных работ. При конструировании и постройке яхт необходимо учитывать некоторые основные требования, касающиеся выполнения сварочных работ:

1. Обеспечивать свободный доступ к свариваемым деталям.

2. Избегать появления напряжений в конструкции путем правильной последовательности выполнения сварки.

3. Стыковые швы должны располагаться самое меньшее на расстоянии 100 мм один от другого; 50 мм — минимальное расстояние между стыковым и угловым швами.

4. Избегать перекрестных сварных швов. Пересекающий угловой шов следует прерывать на стыковом шве, если не требуется обеспечивать водонепроницаемость.

5. На сгибах деталей надо обходиться без сварных стыков.

6. Не применять сварку в районе возможных сильных деформаций. Основные типы сварных соединений показаны на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Типовые сварные соединения: а — встык без разделки кромок; S ≤ 5 мм; б — встык со скосом (с V-образной разделкой) кромок; S > 5 мм; в — тавровое соединение; г — угловое соединение; д — соединение на прорезях; е — соединение шпангоута с флором внахлест; ж — соединение щпангоута с флором внакрой; з — соединение шпангоута с бимсом посредством кницы; и — соединение шпангоута с бимсом встык.

Сварку наружной обшивки со шпангоутами необходимо выполнять в определенной последовательности.

Сначала лист крепят на электроприхватки только по стыку снаружи, следя за тем, чтобы поверхность смежных листов плавно сопрягались, затем заваривают V- образный шов с внутренней стороны наружной обшивки. После сварки и рихтовки стыка ставят прихватки снаружи по продольным швам, предварительно придав жесткость свободному краю поставленного ранее листа с помощью временно приваренного угольника. Потом заваривают продольный V-образный шов изнутри корпуса. Далее подваривают шов. Только после того как стык и продольный шов сварены в указанной последовательности, можно производить прерывистую сварку листа со шпангоутами. После этого наружные швы шлифуют вровень с поверхностью обшивки.

Конструктор должен определить прочные размеры угловых сварных швов в соединениях шпангоутов, бимсов, ребер жесткости, несущих балок и т. д. с примыкающей обшивкой. Правила классификационных обществ гарантируют только прочное соединение без учета сварочных деформаций и напряжений возникающих в процессе сварки.

Непрерывным швом сваривают с обеих сторон переборки цистерн, палубу с ширстреком, фундаменты под двигатели, стенки надстроек с палубой, соединительные кницы со шпангоутами и бимсами и все концы шпангоутов, бимсов, ребер жесткости и балок по длине самое меньшее в полторы высоты профиля или балки. Калибр углового шва зависит от толщины стенки профиля, балки или переборки, которая приваривается к обшивке. Если шов, расположенный снаружи, непрерывный, минимального калибра, а с нижней стороны применен прерывистый шов, то появляются напряжения сжатия, которые тянут немного вверх корпус в оконечностях и могут вызвать большие вмятины в плоских местах наружной обшивки. При сильном нагреве одной стороны листа металл в месте нагрева деформируется. Этот принцип и лежит в основе выправления вмятин.

В крупном судостроении правка больших плоских поверхностей наружной обшивки производится почти исключительно с нагревом. Вмятины вызываются большими деформациями от сварки угловым сварным швом шпангоутов с наружной обшивкой.

Зачистка — относительно простой процесс. Для стальных судов подобная операция нерациональна из-за слишком твердого металла и его малой толщины. На судах из алюминия и стали обычно зачищают все сварные швы и кромки. Для этого применяют шлифовальные круги с относительно грубым наждаком, а для предварительных работ и в затесненных местах — зубило. Скругление выполняют обычно обдирочным наждачным кругом.