7.1 Подготовка деталей и сварочных материалов к сварке

Подготовка стальной сварочной проволокизаключается в очистке ее от консервирующей смазки и окисления. Лучший способ, безусловно, это гальваническое покрытие – меднение, при этом удаляется окисная пленка и улучшается электрический контакт.

В настоящее время налажен выпуск омедненной сварочной проволоки из стали для полуавтоматов и автоматов Ø0,8…2,0 мм на серийных отечественных заводах.

Проволока из алюминиевых сплавовповергается гальваническому травлению или полированию перед сваркой. Срок хранения подготовленной алюминиевой проволоки до сварки не более 16-ти часов при хранении в закрытой таре. При нарушении сроков хранения очищенной проволоки допускается повторная гальванообработка. Лучший способ подготовки проволоки из алюминиевых сплавов к сварке с точки зрения получения высококачественных сварных соединений – это электро или химполирование.

Проволоку из нержавеющей стали, титана, медиперед сваркой достаточно просто обезжирить органическими растворителями методом протирки вручную или обезжирить в гальванической ванне. Расход сварочной проволоки определяется по формуле:

Gн = Fн   l  k (16),

где, Fн – площадь сечения сварного шва в см²(см. эскиз),

 - удельный вес наплавленного металла в г/см³,

l- длина шва в см,

k - коэффициент использования сварочной проволоки, учитывающий потери на разбрызгивание, испарение, окисление и др. потери,

k =1,04 при сварке неплавящимся электродом,

k = 1,2 при сварке плавящимся электродом.

При сварке с прихватками или сварке короткими швами расход должен быть увеличен на 10…15 %.

Сейчас созданы нормативные документы для расчета расхода сварочных материалов на 1 п.м. шва (проволоки, электродов, защитных газов и др.) в зависимости от вида сварки, типа шва и марки материала, значительно упрощающие расчет расхода сварочных материалов.

Для определения расхода материалов нужно лишь определить длину сварных швов в конструкции и умножить ее на норматив, указанный в соответствующей таблице.

Сварочные газымогут быть горючими (ацетилен), поддерживающими горение (кислород), защитнымиинертные (аргон) или активные (углекислый газ). Для газокислородной резки чаще применяются более дешевые заменители ацетиленапропан-бутан, пропан и др. Для газовой сварки применяются ацетилен в смеси с кислородом. Защитные газы выпускают 3-х сортоввысшего, 1-го, 2-го. Для сварки ответственных соединений применяется газ высшего сорта.

Подготовка деталей к сварке – заключается в механической обработке и очистке свариваемых кромок и торцев от загрязнений и окисления.

Свариваемые кромки стальных деталей после газовой или плазменной резки должны быть тщательно очищены от грата и окисления методом ручного шлифования пневматическими машинками с использованием шлифовальных кругов на бакелитовой связке.

Для ответственных сварных швов кромки после газовой резки или резки на ножницах должны быть механически обработаны с шероховатостью не нижеR_Z 40.

После этого непосредственно перед сваркой рекомендуется очистить места под сварку чугунным песком или электрокорундом. Электрокорунд (окись алюминия) применяется для нержавеющей стали, медных деталей и деталей с резьбовыми поверхностями, обработка их чугунным песком не рекомендуется из-за возможной коррозии обработанных поверхностей.

Очистка чугунным песком более производительна, чем электрокорундом.

Кромки и торцы деталей, обработанные точением или фрезерованием, достаточно лишь обезжирить перед сваркой.

Детали из цветных сплавов (медных, титановых, алюминиевых, магниевых, никелевых) перед сваркой следует подвергнуть травлению.

Алюминиевые сплавы требуют особенно тщательной обработки свариваемых поверхностей, т.к. окись алюминия Al₂O_3, находящаяся на поверхности деталей, более тугоплавка, чем сплав.

Температура плавления окиси алюминия более 2060С, а чистого алюминия - 657С, такая высокая температура плавления окисной пленки препятствует зажиганию дуги, кроме того, частички нерасплавленной окисной пленки, попадая в сварочную ванну в виде твердых включений, уменьшают прочность и герметичность сварного шва.

Окисная пленка, кроме того, является источником водорода и кислорода, которые в сварочной ванне не успевают всплыть при кристаллизации, образуя пористую структуру сварного шва.

Процесс удаления окисной пленки – трудоемкий, т.к. она прочно сцеплена с металлом. Для облегчения ее удаления применяют сначала хим. травление деталей в растворе едкого натра, затем осветление в растворе азотной кислоты. После такой обработки детали чистые, светлые, а окисная пленка становится рыхлой и легко удаляется методом шабрения. Шабрить кромки под сварку необходимо согласно эскиза (см. рис. 33). Места шабрения отмечены жирными линиями.

а

а

2а + S

а 2S, но не менее 15мм

Шабрение стыковых соединений Шабрение тавровых соединений

Рис. 33.

После шабрения требуется удалить стружку чистой салфеткой или обезжирить ацетоном. Срок хранения деталей после шабрения до сварки не должен превышать 4-х часов иначе окисная пленка образуется вновь. Допускается одно повторное шабрение.

Сборка соединений под сварку.Везде, где возможно по экономическим соображениям, рекомендуется собирать и сваривать детали в сварочных приспособлениях с прихватками или без прихваток. Чаще всего применяют прихватку в приспособлениях, затем проводят контроль размеров и сварку. Прихватки рекомендуется выполнять с обратной стороны соединения, а если они выполнены снаружи, то перед сваркой тщательно очищать.

Количество и размеры прихваток зависят от вида соединения и должны обеспечивать надежную сборку деталей. Прихватка в углах и других местах концентрации напряжений запрещается во избежание появления трещин при сварке. В настоящее время широко применяют переналаживаемые универсальные сборочные приспособления для сварочных работ (УСПС), что позволяет сократить сроки подготовки производства и значительно снизить себестоимость продукции. Сварка стыковых швов тонкостенных деталей с гарантированным проваром выполняется только в приспособлениях на подкладках с канавкой для выхода проплава. Для сварки стали применяют подкладки из меди с целью предотвращения приваривания деталей к подкладке, а для сварки алюминиевых сплавов – подкладки из нержавеющих сплавов. Эскиз приспособления для сварки стыкового соединения см. на рис. 34.

1

2

3

4

Рис. 34

1 прихваты, 3 подкладка под сварной шов с канавкой,

2 основание приспособления, 4 свариваемые детали.

8 Сварка плавлением: основные способы, оборудование, технология

Рассмотрим подробнее наиболее распространенные методы сварки плавлением.

8.1 Сварка газовая

Этот вид сварки является одним из способов сварки плавлением, при котором плавление металла осуществляется за счет тепла от пламени газовой горелки, в которой происходит горение смеси газов: кислорода и горючего газа (чаще всего ацетилена).

В настоящее время газовая сварка применяется только в тех случаях, когда другие виды сварки непригодны, например, для сварки тонкостенных соединений на весу в индивидуальном производстве; при ремонте, если отсутствует подвод электроэнергии.

Для сварки применяется слегка восстановительное пламя, когда отношение ацетилена к кислороду Q_{АЦЕТ /} Q_КИС = 1,1 – 1,3. В таком пламени происходит раскисление окислов железа, содержащихся в жидкой сварочной ванне. Температура газового пламени изменяется по его длине, достигая максимальной в средней зоне на расстоянии 3-6 мм от ядра, где состав наиболее благоприятен по химическому воздействию пламени на свариваемую сталь (см. рис 35).

Реакции, протекающие в средней зоне сварочной ванны

Fe+O₂ FeO, С₂Н₂ С + Н₂,FeO+СFe+СО

Так как ванна полностью не раскисляется, приходиться дополнительно вводить раскислители в состав присадочной проволоки ( св 08ГС).

Горелка3

2. 

1

t°,С

3250

1200

300