книги из ГПНТБ / Фоминых В.П. Электросварка учеб. для проф.-техн. училищ

флюсовая подушка может размещаться внутри или'сна­ ружи свариваемого изделия, обеспечивая при этом высо­ кое качество сварных швов.

§ 33. ТЕХНИКА РУЧНОЙ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ СВАРКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ЭЛЕКТРОДАМИ

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

П е р в о е д в и ж е н и е — поступательное, по направ­ лению оси электрода для поддержания необходимой дли­

сварного шва и его форму. Длинной дуге соответствует интенсивное окисление и азотирование расплавленного металла и повышенное его разбрызгивание. При сварке электродами фтористо-кальциевого типа увеличение дли­ ны дуги приводит к пористости металла шва.

бранная скорость перемещения электрода вдоль оси шва обеспечивает требуемую форму и качество сварного шва. При большой скорости перемещения электрода основной металл не успевает проплавнться, вследствие чего обра­ зуется недостаточная глубина проплавления — непровар. Недостаточная скорость перемещения электрода приво­ дит к перегреву и прожогу (сквозное проплавление) ме­ талла, а также снижает качество и производительность сварки. Правильно выбранная скорость продольного движения электрода вдоль оси шва позволяет получить его ширину на 2—3 мм больше, чем диаметр электрода.

Сварной шов, образованный в результате первого и второго движений электрода, называют ниточным. Его применяют при сварке металла небольшой толщины, при наплавочных работах и при подварке подрезов.

Т р е т ь е д в и ж е н и е — колебание концом электро­ да поперек шва, для образования уширенного валика, который применяется чаще, чем ниточный. Для образо­ вания уширенного валика электроду сообщают попереч­ ные колебательные движения, чаще всего с постоянной

100

частотой и амплитудой, совмещенные с поступательным движением электрода вдоль оси шва и оси электрода. Поперечные колебательные движения электрода разно­ образны и определяются формой, размерами, положени­ ями шва в пространстве и навыком сварщика. На рис. 40

Рис. 40. Траектория движения конца электрода при наплавке . уширенных валиков

показаны поперечные колебания, описываемые концом электрода. В процессе колебания электрода середину пути проходят быстро, задерживая электрод по краям. Такое изменение скорости колебания электрода обеспе­ чивает лучший провар по краям. Одинаковая ширина ва­ лика достигается одинаковыми поперечными колебания­ ми. Ширина валика при сварке не должна быть более 2—3 диаметров электрода.

Обычно сварку выполняют вертикально расположен­ ным электродом или при его наклоне относительно шва, углом вперед или назад (рис. 41). При сварке углом впе-

101

ред или назад обеспечивается более полный провар и меньшая ширина шва. Углом назад сваривают нахлесточные, угловые и тавровые соединения, а высококвали­ фицированные сварщики сваривают и стыковые соеди­ нения.

Понятие о режиме сварки. Под режимом сварки по­ нимают совокупность условий протекания процесса свар­ ки. Параметры режима сварки подразделяют на основ­ ные и дополнительные. К о с н о в н ы м п а р а м е т р а м режима сварки при ручной сварке относят величину, род и полярность тока, диаметр электрода, напряжение, ско­

(тепла, приходящегося на единицу длины шва) и час­ тично изменением давления, оказываемого столбом ду­ ги на поверхность сварочной ванны.

Род и полярность тока также влияют на форму и раз­ меры шва. При сварке постоянным током обратной по­ лярности глубина провара на 40—50% больше, чем при сварке постоянным током прямой полярности, что объ­ ясняется различным количеством теплоты, выделяющей­ ся на аноде и катоде. При сварке переменным током глубина провара на 15—20% меньше, чем при сварке постоянным током обратной полярности.

Напряжение при ручной дуговой сварке на глубину провара оказывает незначительное влияние, которым можно пренебречь. Ширина шва связана с напряжением на электродах прямой зависимостью. При увеличении напряжения ширина шва увеличивается.

Величина поперечного колебания электрода позволя­ ет существенно изменять глубину провара и ширину шва. Ориентировочную величину сварочного тока подбирают из расчета 40—60 а на 1 мм диаметра стержня электро­ да, который подбирают по толщине свариваемого метал­ ла и пространственного положения шва.

102

Для металла толщиной 2 мм диаметр электрода дол­ жен составлять 2—3 мм, для металла тощиной 8 мм он должен быть 4—5 мм. Сварку в вертикальном и пото­ лочном положениях целесообразно вести электродами меньших диаметров (до 4 мм), так как в этом случае

легче предупредить стекание вниз металла сварочной

емкостей, чаще всего сваривают вразбивку, обратносту­ пенчатым способом (рис. 45),

103

Сварка металла большой толщины. Многослойные швы рекомендуется сваривать методом «горки» или кас­ кадным методом. При сварке «горкой» (рис. 46) на уча­ стке длиной 200—300 мм накладывают первый слой. За­ тем после очистки первого слоя от шлака, окалины и

Голщини листа

~~4 200-300\~-

Рис. 46. Схема сварки длинных многослойных швов «горкой»!

1—4 — последовательность наложения швов

Рис. 47. Схема сварки длинных многослойных швов каска­ дом:

1—6— последовательность сварки

брызг на него накладывают второй слой, по длине в два раза больший, чем первый. Наконец, отступив от начала второго слоя иа 200—300 мм, выполняют третий слой. Таким образом выполняют сварку (заполнение раздел­ ки) в обе стороны от центральной «горки» короткими швами.

Каскадный метод (рис. 47), являющийся разновид­ ностью сварки «горкой», применяют при сварке листов толщиной более 20—25 мм.

Техника сварки стыковых, тавровых и угловых швов.

Сварку стыковых соединений выполняют с одной или с двух сторон. Для борьбы с прожогами применяют оста­ ющиеся или-съемные подкладки. Остающиеся подкладки изготовляют из стальных полос толщиной 2—4 мм при ширине 30—40 мм. Съемные подкладки изготовляют из материала, который во время сварки не плавится, т.е. обладает хорошей теплопроводностью и теплоемкостью. Этим требованиям отвечает медь. Съемные подкладки

104

в процессе сварки иногда охлаждают проточной водой. Съемные подкладки можно изготовить также из кера­ мики или графита. Сварка на подкладках имеет следую­ щие преимущества:

сварщик работает более уверенно, не боится прожо­

слоев. Выполнение шва начинают со сварки первого слоя, состоящего из одного валика. Дугу возбуждают на краю скоса кромки, а затем, переместив ее к нижней части шва, проваривают края скосов кромок (корень шва). На скосах кромок движение электрода замедляют, чтобы улучшить их провар, а при переходе конца электро­ да с одной кромки на другую скорость его движения уве­ личивают для того, чтобы избежать прожога притуплён­ ных кромок.

При-сварке первого слоя применяют электроды диа­ метром 2, 3 или «4 мм. Электроды большего диаметра не обеспечивают надежный провар корня шва. Перед на­ ложением следующего слоя поверхность предыдущего зачищают от шлака и брызг. Образование шва заканчи­ вают наплавкой усиления высотой 2—3 мм над поверх­ ностью основного металла. После-заполнения всего се­ чения шва со стороны разделки кромок с приданием ему требуемого усиления изделие поворачивают, а затем пневматическим зубилом или воздушно-дуговой строж­ кой вырубают или выплавляют в корне шва канавку ши­

Сварка угловых, тавровых и нахлесточных соедине­ ний бывает однослойной и многослойной (однослойная применяется для швов с катетом до 10 мм). Угловые, тавровые и нахлесточные соединения можно сваривать и без колебаний электрода ниточным и уширенным ва­ ликом. Колебания концом электрода производят тогда, когда необходимо наложить шов с большим катетом. При сварке таких сварных соединений возможно образо-

105

ванне непровара в одной из сторон, а также непровар угла и подрез верхней и нижней кромок. Лучше всего сварку угловых, тавровых и нахлесточных соединений вести в положении «в лодочку» (рис. 48,а). При сварке в угол (рис. 48,6) пли с оплавлением верхней кромки

Рис. 48. Способы сварки угловых, тавровых и на­ хлесточных швов:

а — в симметричную и несимметричную «лодочку», б — сварка а угол, а — сварка с оплавлением кромки

(рис. 48,8) процесс сварки целесообразнее вести наклон­ ным электродом (углом назад).

Особенности сварки вертикальных, горизонтальных и потолочных швов. Вертикальные швы сваривают двумя способами: снизу вверх и сверху вниз. При сварке снизу вверх (рис. 49, а) дугу возбуждают в нижней точке шва и после образования ванночки расплавленного металла электрод отводят немного вверх и в сторону. Дуга при этом должна быть направлена на основной металл. Рас­ плавленный металл при отводе электрода вверх затвер­ девает, образуя подобие полочки, на которую наплавля­ ют и которая удерживает последующие капли металла при движении электрода вверх. Электрод рекомендуется наклонять вверх под углом 45—50° к горизонту.

106

пендикулярное положение 1, а после образования крате­ ра— наклонное положение 2. Метод сварки сверху вниз

сваривать током, на 10—15% меньшим, чем при сварке швов в нижнем положении, и короткой дугой; использу­ емые для вертикальных швов электроды должны иметь «короткие» шлаки.

При сварке стыковых горизонтальных соедине­ ний подготовка кромок необходима только для верхней кромки. Дугу возбуждают вначале на нижней горизон­ тальной кромке, а затем перемещают на скошенную кромку.

Потолочные швы являются наиболее трудными для выполнения, так как расплавленный металл всегда стре­ мится вытечь из сварочной ванны вниз. Незастывший ме­ талл удерживается в сварочной ванне силами поверхно­ стного натяжения и давлением дуги. Объем сварочной ванны должен быть минимальным, поэтому сварка воз­ можна только при короткой дуге. Ток должен быть на 15—20% меньше, чем при сварке в нижнем положении. Потолочную сварку выполняют сварщшш-потолочники, прошедшие специальную подготовку.

В о п р о с ы д л я с а м о п р о в е р к и

1.Какие условия требуются для получения высокого качества сварного шва?

2.Какими параметрами задается режим сварки?

3.Как свариваются швы различной протяженности и толщины?

1Ѳ7

§ 34. ТЕХНИКА РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ УГОЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОДОМ

Сварку угольным электродом выполняют дугой пря­ мого действия, т. е. дугу возбуждают между сваривае­ мым металлом и угольным стержнем — электродом. Для сварки применяют угольные и графитовые электроды. Сварка угольным электродом характеризуется медлен­ ным испарением угольного электрода.

Сварку производят постоянным током при прямой полярности (минус на-электроде). Вследствие того, что температура плавления и кипения угольных электродов имеет всего разницу 400° (температура кипения 4200°, а плавления 3800°), то практически плавление не удает­ ся наблюдать. При сварке на обратной полярности дуга горит неустойчиво, шов плохо формируется и происхо­ дит науглероживание наплавленного металла, при этом угольный электрод сильно разогревается на большой длине и его испарение увеличивается.

При сварке угольным электродом процесс сварки ве­ дут без присадочного материала и с присадочным мате­ риалом. Сварку можно осуществлять также с предвари­ тельной укладкой присадочного материала в разделку кромок.

Сварка без присадочного материала заключается в оплавлении дугой кромок свариваемых деталей и явля­ ется наиболее простым способом сварки. Этот способ по­ лучил наибольшее распространение. Без присадочного материала производят сварку тонких листов. Скорость сварки при толщине листов 1—3 мм может быть значи­ тельно выше, чем при ручной дуговой сварке металли­ ческим электродом. Сварку металлов с подачей приса­ дочного материала в зону дуги выполняют левым или правым способами. Сварку с предварительной укладкой прутков или полосок в разделку кромки применяют при выполнении стыковых и угловых швов из листов большей толщины.

Величину сварочного тока подбирают в зависимости от толщины металла и вида сварного соединения, а диа­ метр электрода от толщины свариваемых листов. Уве­ личение плотности тока допускается только при исполь­ зовании графитовых электродов. Некоторые режимы сварки низкоуглеродистой стали графитовыми электро­ дами приведены в табл. 9.

108

Внастоящее время сварку угольным электродом при­ меняют ограниченно при сварке изделий из тонколисто­ вого металла, при исправлении дефектов литья и при сварке некоторых цветных металлов и наплавке твердых сплавов.

§35. ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ

Взависимости от химического состава сталь бывает углеродистая и легированная. Углеродистая сталь де­ лится на низкоуглеродистую (содержание углерода до 0,25%), средпеуглеродистую (содержание углерода от 0,25 до 0,6%) и высокоуглеродистую (содержание угле­ рода от 0,6 до 2,0%). Сталь, в составе которой кроме углерода имеются легирующие компоненты (хром, ни­

кель, вольфрам, ванадий и т.д.), называется легирован­ ной. Легированные стали бывают: низколегированные (суммарное содержание легирующих компонентов, кро­ ме углерода, менее 2,5%); среднелегированные (суммар­ ное содержание легирующих компонентов, кроме угле­ рода, от 2,5 до 10%), высоколегированные (суммарное содержание легирующих компонентов, кроме углерода, более 10%).

: По микроструктуре различают стали перлитного, мартенситного, аустенитного, • ферритного и карбидного классов.

По способу производства сталь может быть:

а) обыкновенного качества (содержание углерода до 0,6%), кипящая, полуспокойная и спокойная. Кипящую сталь получают при неполном, раскислении металла - кремнием, она содержит до 0,05% кремния. Спокойная сталь имеет однородное плотное строение и содержит не менее 0,12% кремния. Полуспокойная сталь занимает

109