10.1. Сварные соединения

В современном строительстве для соединения элементов получила распространение главным образом электродуговая сварка. Ограниченное применение находят контактная сварка, газовая, газопрессовая, сварка трением, холодная, ультразвуковая.

10.1.1. Сущность сварки

Сварка представляет собой процесс молекулярного соединения свариваемых металлов путем местного нагрева их до жидкого состояния (сварка плавлением) или вязкого (сварка давлением).

Электродуговая сварка основана на явлении возникновения дуги между металлическим стержнем (электродом) и свариваемыми деталями (рис. 10.1). Дуга, будучи концентрированным источником тепла, расплавляет кромки основного металла и металл электрода, образуя сварной шов.

Рис. 10.1.Схема электродуговой сварки:

1– металлический электрод;2– электрододержатель;3– источник тока;

4– провод;5– изделие;6– электрическая дуга;7– шов

Источником тока могут быть генераторы, дающие постоянный ток, или сварочные трансформаторы, дающие переменный ток.

10.1.2. Способы сварки металлических конструкций

Классификация способов сварки металлоконструкций приведена на рис. 10.2.

В зависимости от среды, в которой происходит дуговой разряд, различают три разновидности электросварки: открытой дугой; закрытой дугой, горящей под слоем флюса; дугой, горящей в среде защитного газа.

В зависимости от условий изготовления и монтажа, конструктивных особенностей узлов и элементов металлоконструкций, основных конструкционных материалов применяются следующие способы электродуговой сварки: ручная, механизированная и автоматическая.

Ручная сварка осуществляется штучными электродами, имеющими специальное покрытие, которое выполняет стабилизирующие, защитные и легирующие функции. Ручная сварка позволяет осуществлять качественное соединение во всех пространственных положениях и в любых погодных условиях. При этом способе длина дуги, подача электрода со скоростью его расплавления и перемещение дуги вдоль свариваемых кромок осуществляется вручную.

Автоматическая и механизированная сварки под флюсом – это способы дуговой сварки, при которых дуга горит между электродом и свариваемым изделием под слоем флюса. Флюс, расплавляясь, обеспечивает надежную защиту расплавленного металла и повышает стабильность горения дуги.

Сварка осуществляется автоматом или полуавтоматом с подачей сварочной проволоки без покрытия.

Рис. 10.2. Классификация способов дуговой сварки металлоконструкций

При механизированной сварке в среде углекислого газа процесс ведется плавящейся голой электродной проволокой на постоянном токе обратной полярности.

В настоящее время широкое распространение получает высокопроизводительная механизированная сварка порошковой проволокой, представляющей собой металлическую трубку-оболочку диаметром 2…3 мм, изготовленную из стальной ленты толщиной 0,2…0,5 мм с запрессованным внутрь порошком шлако- и газообразующих компонентов, которые обеспечивают защиту расплавленного металла от воздуха, необходимое раскисление и легирование. Механизированная сварка порошковой проволокой не уступает ручной сварке по доступности выполнения работ, обеспечивая в то же время высокие производительность и качество.

Электрошлаковая сварка представляет собой разновидность сварки плавлением. Этот тип сварки удобен для вертикальных стыковых швов элементов толщиной 20 мм и более. Процесс сварки ведется голой электродной проволокой под слоем расплавленного шлака Сварочная ванна защищена с боков медными формирующими шов подвижными охлаждаемыми ползунами. Шов получается хорошего качества.

Контактная сварка является одним из видов сварки давлением, основана на нагреве и пластическом деформировании соединяемых элементов. Нагрев металла осуществляется электрическим током, проходящим через детали, находящиеся в плотном контакте. При изготовлении строительных стальных конструкций используют три вида контактной сварки: точечную, шовную и стыковую.

Сварка конструкций является одной из трудоемких операций, удельный вес которой достигает 30% от общей трудоемкости изготовления. Способ сварки зависит от конструктивной формы, толщины свариваемых деталей, расположения, протяженности и сечения швов.

Ручная сварка применяется, главным образом, в труднодоступных местах, при постановке сборочных прихваток, при ремонте сварных соединений и т.п.

Автоматическую сварку под слоем флюса используют для стыковых и угловых прямолинейных швов протяженностью более 500 мм. Ее применяют для поясных швов балок, колонн, укрупнения листовых конструкций и других элементов.

Механизированная сварка несколько менее производительна, чем автоматическая, но весьма эффективна при выполнении прямолинейных и коротких криволинейных швов в нижнем и наклонных положениях, реже – в вертикальном. Механизированная сварка в среде углекислого газа применяют для сварки прерывистых коротких швов и швов, не доступных для сварки автоматом. Наиболее эффективна она при изготовлении решетчатых конструкций, приварке ребер жесткости, диафрагм, фланцев и т.п.