книги из ГПНТБ / Касаткин Б.С. Механизированная сварка стали под флюсом

переходе к более удаленным от шва областям падение тем­ пературы становится более плавным. По структуре околошовную зону можно разделить на несколько участков.

1. Примыкающий непосредственно к металлу шва. Имеет незначительную ширину (от 0,1 до 0,4 мм). Основной металл

во время нагрева заканчиваются аллотропические превра­ щения и металл приобретает полностью аустенитную струк­ туру (точка Ас3), до 1100— 1150°С. На этом участке создаются

благоприятные условия для образования мелкозернистой вторичной структуры. Ширина третьего участка в зави­

20

На сварных соединениях ряда сталей этот участок уда­ лось выявить на макрошлифах в виде белой полоски (рис. 13). Наличие пластически деформированного металла в месте белой полоски подтверждается наличием более мелких бло­ ков ферритных зерен, выявленных рентгеноструктурным анализом, а также рекристаллизацией (измельченные рав­ ноосные зерна), которая наблюдается на образцах, подвер­ гнутых высокому отпуску после сварки.

Флюсы

Флюсы разделяются по содержанию в них S i02 на вы­ соко-, низко- и бескремнистые. К высококремнистым отно­ сятся флюсы, содержащие свыше 37—40% S i02. Флюсы, предназначенные для сварки низкоуглеродистой проволо­ кой, как правило, являются высококремнистыми. Низко­ кремнистые флюсы обычно применяются для сварки леги­ рованных сталей.

По содержанию МпО флюсы разделяются на безмарганцевые и марганцевые. К первым относятся флюсы, содержа­ щие не более 1% МпО.

По способу изготовления различают флюсы плавленые и неплавленые. Плавленые флюсы получают путем сплав­ ления шихты в электрических или пламенных печах. Не­ плавленые флюсы изготовляют механическим смешиванием компонентов. К неплавленым флюсам относятся: 1) керами­ ческие флюсы; 2) механические смеси компонентов; 3) флю­ сы, изготовляемые путем измельчения минералов или дру­ гих материалов. Керамические флюсы изготовляют из сме­ сей порошкообразных материалов, скрепляя их с помощью клеющих веществ, главным образом, жидкого стекла.

По строению частиц (зерен) плавленые флюсы разде­ ляются на стекло-, пемзовидные и кристаллические.

22

Составы флюсов, рекомендуемых для сварки сталей, -приведены в табл. 1.

Наиболее широкое применение в промышленности полу­ чили высококремнистые марганцевые флюсы марок АН-348А

иОСЦ-45. При сварке углеродистых сталей под этими флю­ сами кремний и марганец вытесняются железом из шлака

ипереходят в металл сварочной ванны по реакциям:

МпОшл + Feмет <=±FeOшл + Мпмет»

БЮгшл + 2Feмет ^ F e O ^ S i мет*

Реакция окисления углерода проходит в металле свароч­ ной ванны без участия шлака. Однако интенсивность про­ хождения ее зависит от состава шлака, являющегося основ­ ным источником поступления кислорода в металл. Углерод окисляется более интенсивно при сварке под флюсами, со­ держащими значительные количества FeO, МпО и S i02.

Однако флюсы АН-348А и ОСЦ-45 имеют существенные недостатки, которые состоят в следующем. Флюс АН-348А не обеспечивает стабильное горение дуги при сварке пере­ менным током при напряжении холостого хода трансфор­ матора ниже 65 б, при сварке выделяются вредные газы, требуется зачистка ржавого металла во избежание получе­ ния пор в сварных швах. При сварке под флюсом ОСЦ-45 выделяется большое количество вредных фтористых газов, поэтому сварка в закрытых сосудах не рекомендуется. Го­ рение дуги недостаточно устойчиво при напряжении холос­ того хода трансформатора ниже 70 в.

Флюс АН-17 можно применять для сварки углеродистых и низколегированных сталей. Вследствие низкого содержа­ ния SiCh и МпО во флюсе и наличия активных окислов же­ леза при сварке происходит энергичное восстановление окислов железа кремнием и марганцем, содержащимися

23

Сварочная проволока

Для механизированной сварки под флюсом различных' сталей применяется стальная сварочная проволока. Если она не может быть изготовлена на металлургическом заво­ де, применяется порошковая проволока. Выбор проволоки той или иной марки производится при разработке техноло­ гии сварки.

Стальная сварочная проволока изготовляется по ГОСТ 2246—60. В зависимости от химического состава она разде­ ляется на углеродистую, легированную и высоколегирован­ ную. Всего в ГОСТ включено 56 марок проволоки диамет­ ром от 0,3 до 12 мм.

Химический состав углеродистой проволоки разных марок приведен в табл. 2. Проволоки этой группы изготов-

лены из низкоуглеродистой стали и отличаются друг от друга главным образом содержанием марганца, которое изменяется от 0,65 до 1,90%, серы и фосфора.

' Проволоки, отнесенные в ГОСТ 2246—60 к группе леги­ рованных, по содержанию легирующих элементов можно

26

I

разделить на две подгруппы: низко- и среднелегированные. В качестве легирующих элементов для них применяются марганец и кремний; марганец, кремний и хром; хром и мо­ либден и другие элементы в различных комбинациях.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ ПОД ФЛЮСОМ

Основные способы сварки

Флюсы в основном применяются при сварке в нижнем положении металла толщиной от 1,5 до 100 мм. Основным

методом механизированной сварки под флюсом является сварка одним электродом, однако для повышения произво­ дительности процесса и качества сварного соединения при­

троды подсоединены к одному полюсу источника питания. При многодуговой сварке каждый из электродов подсоеди­ нен к отдельному источнику питания. Сварка может про­ изводиться в общую ванну, если расплавленный всеми ду­ гами металл образует единую ванну или с раздельными ваннами. В последнем случае каждая дуга образует свою ванну, и последующая дуга расплавляет уже закристалли­ зовавшуюся часть шва. Многоэлектродная сварка ведется только в общую ванну.

Этот метод применяется при двухсторонней сварке стыко­ вых соединений для уменьшения глубины провара от пер­ вого слоя, при наложении многослойных швов и при наплавочных работах. Повышение производительности

27

достигается за счет увеличения количества наплавленного за единицу времени электродного металла.

Рис. 14. Сварка сдвоенным электродом:

а — последовательное расположение электродов; б — параллельное распо­ ложение электродов. Стрелками указано направление сварки.

а — вертикальным и наклонным электродами; б — сдвоенным верти­ кальным и наклонным электродами. Стрелки показывают направление сварки.

28

Сварка раздвинутыми дугами позволяет значительно повысить пластические свойства сварного соединения вслед­ ствие снижения скорости остывания металла шва и околошовной зоны и поэтому применяется при сварке сталей, склонных к закалке, и при многослойной сварке швов на толстом металле.

Типы швов

Взависимости от взаимного расположения свариваемых элементов различают такие виды соединений: 1) стыковое;

2)тавровое; 3) внахлестку.

Взависимости от конфигурации бывают прямолиней­

ный, круговой вертикальный, круговой горизонтальный

икриволинейный швы.

Взависимости от количества проходов (слоев), необходи­ мых для получения проектного сечения шва, различают однопроходный (однослойный) и многопроходный (много­ слойный) стыковой и угловой швы. Шов, наложенный от начала в конец детали, называют сплошным; шов, где сва­ ренные участки чередуются с участками без шва, называют прерывистым. Шов, прокладываемый с одной стороны дета­ ли, называют односторонним, с двух сторон— двусторонним.

Стыковые швы. При стыковом соединении наиболее це­ лесообразна подготовка шва без разделки кромок с зазором между ними, доходящим до 3 мм в зависимости от толщины

свариваемого металла. Сварку производят с одной или с двух сторон в один слой. Шов образуется из расплавлен­ ного свариваемого металла, который составляет основную часть шва (70—80%), и электродного металла.

Предельная толщина металла, при которой возможна однослойная сварка с одной или с двух сторон, может быть увеличена, если величину зазора повысить до 4— 12 мм.

Увеличение зазора можно заменить разделкой кромок.

29

Сварка в один слой металла толщиной свыше 50 мм за­

труднительна, так как трудно обеспечить хорошее форми­ рование шва большого сечения.

При сварке односторонними стыковыми швами металл доводится до расплавления по всей толщине свариваемых кромок. Для предотвращения вытекания сварочной ванны под стык устанавливаются специальные медные, флюсомед­ ные, стальные подкладки или флюсовые подушки.

Флюсомедная подкладка представляет собой медную полосу с канавкой, в которую насыпается слой флюса. Флюс улучшает формирование корня шва и предохраняет подкладку от воздействия дуги. Медные подкладки бывают стационарные или скользящие.

Стальные подкладки или привариваются к свариваемым деталям (остающаяся подкладка), или удаляются после сварки (временные или технологические подкладки). Тол­ щина стальной подкладки определяется режимом сварки первого слоя. Зазор между стыком и подкладкой должен быть не более 1 мм.

При применении флюсовой подушки и флюсомедной подкладки не всегда удается получить удовлетворительный подварочный валик. Поэтому для ответственных конструк­ ций целесообразно применять двухстороннюю сварку (двух­ сторонняя сварка может быть применена, если допускается кантовка свариваемого изделия), которая позволяет уве­ личить предельную толщину металла, свариваемого без разделки кромок. При двухсторонней сварке кромки рас­ плавляются на глубину, не превышающую 70% толщины свариваемого металла, и под основанием сварочной ванны находится нерасплавленный основной металл. Однако сварка без подкладки под местом стыка возможна при зазоре до 1,5 мм.

При многослойной сварке необходима разделка кромок,

30