3.3 Сварные соединения
Сварными называют неразъемные соединения, выполненные при помощи сварки. Они могут быть стыковыми, угловыми, нахлесточными, тавровыми и торцевыми (рис.3.1).
Стыковым называют соединение двух деталей их торцами, расположенными в одной плоскости или на одной поверхности. Толщина свариваемых поверхностей может быть одинаковой или отличаться одна от другой. На практике стыковое соединение чаще всего применяют при сварке трубопроводов и различных резервуаров.
Сварочные швы различают по количеству слоев наложения, ориентации их в пространстве, по длине и т.д. Так, если шов полностью охватывает соединение, то его называют сплошным. Если в пределах одного соединения шов разрывается, то его называют прерывистым. Разновидностью прерывистого шва является прихваточный шов, который применяют для фиксации элементов относительно друг друга перед сваркой. Если сварочные швы накладывают один на другой, то такие швы называют многослойными.
По форме наружной поверхности сварочные швы могут быть плоскими, вогнутыми или выпуклыми. Форма сварочного шва оказывает влияние на его физико-механические свойства и на расход электродного металла, связанный с его формированием. Наиболее экономичны плоские и вогнутые швы, которые, к тому же, лучше работают при динамических нагрузках, так как отсутствует резкий переход от основного металла к сварному шву. Чрезмерный наплыв выпуклых, швов приводит к перерасходу электродного металла, а резкий переход от основного металла к сварному шву при концентрированных напряжениях может вызвать разрушения соединения. Поэтому при изготовлении ответственных конструкций выпуклость на швах снимают механическим способом (фрезы, абразивные круги и т.д.). Различают сварочные швы по их положению в пространстве. Это нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные швы.
3.4 Классификация электродов и их покрытий
Сварочный электрод- металлический или неметаллический стержень из электропроводного материала, предназначенный для подвода тока к свариваемому изделию. В настоящее время выпускается более двухсот различных марок электродов, причем более половины всего выпускаемого ассортимента составляют плавящиеся электроды для ручной дуговой сварки.
Сварочные электроды делятся на плавящиеся и неплавящиеся. Неплавящиеся электроды изготовляют из тугоплавких материалов, таких как вольфрам. "Электроды вольфрамовые сварочные неплавящиеся", синтетический графит или электротехнический уголь. Плавящиеся электроды изготовляют из сварочной проволоки, которая разделяется на углеродистую, легированную и высоколегированную. Поверх металлического стержня методом опрессовки под давлением наносят слой защитного покрытия. Роль покрытия заключается в металлургической обработке сварочной ванны, защите её от атмосферного воздействия и обеспечении более устойчивого горения дуги.
Сварка неплавящимся электродом
В качестве электрода используется стержень, изготовленный из графита или вольфрама, температура плавления которых выше температуры, до которой они нагреваются при сварке. Сварка чаще всего проводится в среде защитного газа (аргон, гелий, азот и их смеси) для защиты шва и электрода от влияния атмосферы, а также для устойчивого горения дуги. Сварку можно проводить как без, так и с присадочным материалом. В качестве присадочного материала используются металлические прутки, проволока, полосы.
Сварка плавящимся электродом
В качестве электрода используется металлическая проволока, к которой через специальное приспособление (токопроводящий наконечник) подводится ток. Электрическая дуга расплавляет проволоку, и для обеспечения постоянной длины дуги проволока подаётся автоматически механизмом подачи проволоки. Для защиты от атмосферы применяются защитные газы (аргон, гелий, углекислый газ и их смеси), подающиеся из сварочной головки вместе с электродной проволокой. Следует заметить, что углекислый газ является активным газом — при высоких температурах происходит его диссоциация с выделением кислорода. Выделившийся кислород окисляет металл. В связи с этим приходится в сварочную проволоку вводить раскислители (такие, как марганец и кремний). Другим следствием влияния кислорода, также связанным с окислением, является резкое снижение поверхностного натяжения, что приводит, среди прочего, к более интенсивному разбрызгиванию металла, чем при сварке в аргоне или гелии.
|
||||||||||||||
Классификация сварочных электродов
Сварочный электрод - металлический или неметаллический стержень длиной до 450 мм из электропроводного материала, предназначенный для подвода тока к свариваемому изделию, на который нанесен слой покрытия - смесь веществ для усиления ионизации, защиты от вредного воздействия воздуха и металлургической обработке сварочной ванны. Один из концов электрода длиной 20-30 мм зачищен от обмазки для его крепления в электродержателе.
Сварочные электроды выпускаются диаметром 2,0 3,0; 4,0; 5,0; 6,0. Классификация сварочных электродов
Виды электродов по назначению:
Вышеуказанными стандартами предусмотрено разделение электродов на типы, в соответствии с механическими свойствами и химическим составом наплавленного металла. Цифры, обозначающие каждый тип электрода - Э42, Э42А, Э50 и т. д., характеризуют гарантированное минимальное временное сопротивление разрыву в кгс/мм2, а буква А - повышенные пластические свойства, вязкость и ограничения по химическому составу. Виды электродов по допустимым пространственным положениям сварки или наплавки:
По толщине покрытия: электроды разделяются в зависимости от отношения D/d (D - диаметр покрытого электрода; d - диаметр стержня):
Основная классификация электродных покрытий:
Виды электродов по типу покрытия:
С кислым покрытием (АОН-2 и др.). Обозначение по ГОСТ 9466-75 - А, международное обозначение ISO - А. В основе этого вида покрытия - оксиды железа, марганца и кремния, в некоторых случаях оксиды титана для создания газовой защиты зоны сварки в покрытие вводят органические вещества (целлюлозу, древесную муку, крахмал и пр.). Металл шва, выполненный электродами с кислым покрытием, имеет повышенную склонность к образованию горючих трещин. Такие электроды не склонны к образованию пор при сварке металла, покрытого окалиной или ржавчиной, а так же при удлинении дуги. Сварку можно выполнять постоянным и переменным током. Такие электроды технологичны, но токсичны. С основным покрытием (УОНИ 13/45, ОЗС-2 и др.). Обозначение по ГОСТ 9466-75 - Б, международное обозначение ISO - В. Основу этого покрытия составляют карбонаты и фтористые соединения. Благодаря низкому содержанию газов, неметаллических включений и вредных примесей металл шва, выполненный этими электродами, отличается высокими показателями пластичности и ударной вязкости при нормальной и пониженной температурах, а так же обладает повышенной стойкостью против образования горючих трещин. Данные электроды чувствительны к образованию пор при наличии окалины, ржавчины и масла на кромках свариваемых деталей, а так же при увлажнении покрытия и удлинении дуги. Сварка производится постоянным током обратной полярности. Перед сваркой эти электроды обязательно прокаливают при температуре 250-4200 С. Уникальные свойства электродов данного типа позволяют сваривать большие детали. С рутиловым покрытием (АОН-3, АОН-4, МР-3, ОЗС-4, ОЗС-6, УОНИ13/55 и др.). Обозначение по ГОСТ 9466-75 - Р, международное обозначение ISO - R. Основу данного покрытия таких электродов составляет рутиловый концентрат (природный диоксид титана), помимо рутила введены кремнезём, ферромарганец, карбонаты магния и кальция. Стойкость металла шва против образования трещин у электродов с рутиловым покрытием выше, чем у электродов с кислым покрытием. Данные электроды обладают целым рядом преимуществ по сравнению с другими видами электродов, а именно обеспечивают стабильное и мощное горение дуги при сварке переменным током, малые потери металла на разбрызгивание, легкую отделимость шлаковой корки, отличное формирование шва. Электроды мало чувствительны к образованию пор при изменении длины дуги, при сварке влажного и ржавого металла и по окисленной поверхности. Технологичны, менее вредны для органов сварщика, чем другие виды электродов, удобны для сварки в любом пространственном положении. С целлюлозным покрытием (ОЗЦ-1 и др.). Обозначение по ГОСТ 9466-75 - Ц, международное обозначение ISO - C. Содержат большое количество (до 50 %) органических составляющих, как правило, целлюлозу к которой добавлены шлакообразующие материалы, двуокись титана, силикаты органическая смола, тальк и ферромарганец в качестве и легирующей присадки. Металл, наплавленный целлюлозными электродами, по химическому составу соответствует полуспокойной и спокойной стали. Для целлюлозных электродов характерно образование равномерного обратного валика шва при односторонней сварке на весу, возможность сварки вертикальных швов сверху-вниз. Но в тоже время металл шва содержит много водорода. Дают наплавленный металл пониженной пластичности. Электроды данного типа применяют для сварки тонких листов стали. С ильменитовым покрытием. В качестве основного компонента входит ильменитовый концентрат (природный концентрат диоксида титана и железа). Такие электроды занимают промежуточное положение между электродами с кислым и рутиловым покрытиями. Со смешанным покрытием. Обозначение двойное буквенное (АР (AR),РБ (RB),РЦ (RC)). Марки электродов. Для сварки легированных сталей повышенной прочности используются электроды марок: УОНИ 13/85, УОНИ 13/85У; Для сварки высоколегированных коррозионностойких сталей - электроды: sЦЛ-11 (9), НЖ-13, ЭА-400/10У, ОЗЛ-20 (36,8,7), НИАТ-1/04х19Н9, УОНИ-13/НЖ/12х13; Для сварки углеродистых и низколегированных сталей - электроды: УОНИ 13/45 (13/55У, 13/55), МР-3С, МР-3Т, ОЗС-6 (12,3Т), АНО-4Т, ТМУ-21У, ЛБ, ЦУ-5; Для сварки высоколегированных жаропрочных сталей - электроды: ОЗЛ-5 (6,9А), ЦТ-15; Для сварки легированных теплоустойчивых сталей - электроды: ЦЛ-17 (39), ТМЛ-3У (11У); Для сварки сплавов на никелевой основе - электроды: ОЗЛ-17У (25Б), ЦТ-28; Для сварки высоколегированных разнородных сталей - электроды: ЭА-395/9 (981/, АНЖР-1 (2), ОЗЛ-19, НИАТ-5, НИИ-48Г; Для наплавки на рабочие поверхности изделий - электроды: Т-620 (590), ОЗН-6, ЦН-6Л, УОНИ-13/НЖ/СВ-20х13, ЦНИИН-4, НР-70; Для сварки и наплавки изделий из меди - электроды: Комсомолец-100, АНЦ/ОЗМ-3; Для сварки и наплавки чугуна - электроды: ЦЧ-4, ОЗЧ-2; Для резки металлов - электроды: ОЗР-1. |
||||||||||||||
Основные виды электродных покрытий:
Руднокислые электродные покрытия содержат окислы железа и марганца, кремнезём, большое количество ферромарганца; для создания газовой защиты зоны сварки в покрытие вводят органические вещества (целлюлозу, древесную муку, крахмал и пр.).
Рутиловые электродные покрытия получают значительное применение в связи с развитием добычи минерала рутила, состоящего в основном из двуокиси титана TiO2. В покрытия, помимо рутила, введены кремнезём, ферромарганец, карбонаты кальция или магния.
Фтористо-кальциевые электродные покрытия состоят из карбонатов кальция и магния, плавикового шпата и ферросплавов.
Органические электродные покрытия состоят из органических материалов, обычно из оксицеллюлозы, к которой добавлены шлакообразующие материалы, двуокись титана, силикаты и пр. и ферромарганец в качестве раскислителя и легирующей присадки.