Техника сварки швов в различных положениях

Газовая сварка в различных пространственных положениях

Перед газовой сваркой кромки свариваемого металла и прилегающие к ним участки должны быть очищены от ржавчины, окалины, краски и других загрязнений. Очищают свариваемые кромки металлической щеткой или пламенем сварочной горелки с последующей зачисткой металлической щеткой.

Перед сваркой детали соединяют друг с другом сваркой в отдельных местах короткими швами, с тем чтобы в процессе газовой сварки зазор между ними оставался бы постоянным. Эти соединения называют прихватками. Размеры прихваток и расстояние между ними выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и длины шва.

При газовой сварке тонкого металла и коротких швах длина прихваток не должна превышать 5 мм, а расстояние между ними — 50-100 мм. При газовой сварке толстолистовой стали и швов значительной длины длина прихваток может составлять 20-30 мм при расстоянии между ними 300-500 мм. Прихватки выполняют на тех же режимах, что и сварку. Во время сварки особое внимание необходимо обращать на тщательное приваривание участка прихватки во избежание непровара в этих местах.

Стыковые швы можно выполнять и без прихваток, в этом случае для сохранения постоянного зазора в процессе сварки листы укладывают так, чтобы они образовали между собой небольшой угол. По мере сварки листы стягиваются за счет поперечной усадки шва и таким образом величина зазора остается постоянной по всей длине шва.

От правильной и тщательной подготовки и сборки деталей под газовую сварку во многом зависит качество, внешний вид сварочного соединения, его надежность и прочность.

При газовой сварке длинных швов применяют ступенчатую и обратноступенчатую сварку. При данных способах сварки весь шов разбивается на участки, которые сваривают в определенном порядке. Схема наложения швов показана на рисунке 1. При наложении каждого последующего участка предыдущий участок перекрывают на 10-20 мм в зависимости от толщины свариваемого металла.

а — сварка от кромки, б — сварка от середины шва

Рисунок 1 — Порядок наложения швов при газовой сварке

В зависимости от положения в пространстве сварные швы подразделяют на:

  • нижние;
  • горизонтальные;
  • вертикальные;
  • потолочные.

Нижние швы выполнять наиболее легко, так как расплавленный присадочный металл под действием силы тяжести стекает в кратер и не вытекает из сварочной ванны. Кроме того, наблюдение за газовой сваркой нижнего шва наиболее удобно. Нижние швы выполняют как левым, так и правым способами в зависимости от толщины свариваемого металла.

Вертикальные швы при малых толщинах выполняют сверху вниз правым способом и снизу вверх левым способом. При газовой сварке металла толщиной от 2 до 20 мм вертикальные швы целесообразно выполнять способом двойного валика. В этом случае скоса кромок не делают и свариваемые детали устанавливают с зазором, равным половине толщины свариваемого металла. Процесс ведется снизу вверх.

а — сверху вниз, б, в — снизу вверх, г — схема сварки двойным валиком

Рисунок 2 — Выполнение вертикальных швов газовой сваркой

При толщинах более 6 мм сварку ведут два сварщика. При этом способе в нижней части стыка проплавляется сквозное отверстие. Пламя, располагаясь в этом отверстии и постепенно поднимаясь снизу вверх, оплавляет верхнюю часть отверстия. Шов формируется на всю толщину, а усиление получается с обеих сторон стыка. Затем перемещают пламя выше, оплавляя верхнюю кромку отверстия и накладывая следующий слой металла на нижнюю сторону отверстия и так до полного выполнения шва.

Горизонтальные швы, при газовой сварке которых металл стремится стечь на нижнюю кромку, выполняют правым способом, держа конец проволоки сверху, а мундштук горелки снизу ванны. Сварочная ванна располагается под некоторым углом к оси шва, что облегчает формирование шва и удерживание жидкого металла от стекания.

Наибольшие трудности возникают при газовой сварке потолочных швов. При сварке этих швов кромки нагревают до начала оплавления и в этот момент в сварочную ванну вводят присадочную проволоку, конец которой быстро оплавляется. Металл сварочной ванны удерживается от стекания вниз давлением газов пламени. Сварку лучше вести правым способом и выполнять в несколько слоев с минимальной толщиной каждого слоя.

Техника сварки швов в различных положениях

  • Главная
  • Разделы сайта
    • Программы спецпредметов
    • Поурочное планирование
    • Методические материалы
    • Документы
    • Технология сварки, материалы
    • Мастерская
    • Разное
    • Книги/статьи
    • Всё для сварки
  • Форум
  • Магазин электрооборудования
  • Мои услуги

    Выполнение стыковых соединений по сечению. Сварку стыковых соединений выполняют с одной или двух сторон. Для борьбы с прожогами применяют остающиеся 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, а также керамика или графит. Съемные подкладки в процессе сварки иногда охлаждают проточной водой.
    Сварка на подкладках имеет следующие преимущества: сварщик работает более уверенно, не боится прожогов и натеков и может увеличить сварочный ток на 20-30%; исключается необходимость подварки корня шва с обратной стороны.
    При сварке стыковых соединений с разделкой кромок в зависимости от толщины свариваемых листов (от 3 до 26 мм), положения шва в пространстве, диаметра электрода сварку выполняют в два и более слоев. Выполнение шва начинают с наложения первого слоя, состоящего из одного валика. Дугу возбуждают на скосе кромки, а затем, переместив дугу на середину соединения, проваривают края скоса кромок (корень шва). На скосах кромок движение электрода замедляют, чтобы улучшить их провар, а при переходе конца электрода с одной кромки на другую скорость его движения увеличивают для того, чтобы избежать прожога притуплённых кромок.
    При сварке первого слоя применяют электроды диаметром 2, 3 или 4 мм. Электроды большего диаметра не обеспечивают надежный провар корня шва. Перед наложением следующего слоя поверхность предыдущего зачищают от шлака и брызг. Образование шва заканчивают наплавкой валика высотой 2-3 мм над поверхностью основного металла. После заполнения всего сечения шва со стороны разделки кромок с приданием ему требуемого усиления изделие поворачивают, а затем пневматическим зубилом или воздушно-дуговой строжкой вырубают или выплавляют в корне шва канавку шириной 8-10 мм и глубиной 3-4 мм, которую заваривают за один проход швом, придавая ему небольшую выпуклость. Конкретно стыковые соединения по сечению могут выполняться за один или несколько слоев и за несколько проходов и слоев — многопроходная многослойная сварка (рис. 34). При выполнении многослойных и многослойных многопроходных швов корневой слой выполняется так, как это показано на рис. 35. В этом случае сварочную дугу вначале зажигают либо на особой пластине, либо на одной из свариваемых кромок. Затем быстро электродом проходят через зазор между кромками, замедляя движение электрода на свариваемых кромках. При этом внимательно следят за равномерным плавлением кромок.

    Выполнение стыковых швов в нижнем положении. Для исключения прожога свариваемых кромок в корне шва применяют различные подкладки и подушки. Сварку можно выполнять вертикально расположенным электродом, углом назад и углом вперед. Техника сварки стыкового соединения в нижнем положении представлена на рис. 36.

    Выполнение стыковых швов в вертикальном положении. Вертикальные швы выполняют двумя способами: снизу вверх и сверху вниз. При сварке снизу вверх (рис. 37) дугу возбуждают в нижней точке соединения, и после образования ванночки расплавленного металла электрод отводят немного вверх и в сторону. Дуга при этом должна быть направлена на основной металл. Расплавленный металл при отводе электрода вверх затвердевает, образуя «полочку», на которую наплавляют и которая удерживает последующие капли металла при движении электрода вверх. Электрод рекомендуется наклонять вверх под углом 20-25º к горизонту.

    При сварке сверху вниз (рис. 38) дугу возбуждают в верхней точке шва и придают электроду сначала перпендикулярное, а после образования кратера — наклонное положение. Метод сварки сверху вниз рекомендуется применять в основном лишь для соединения тонкого металла и выполнения первых слоев при наличии разделки кромок.

    Вертикальные швы выполнять значительно труднее, чем нижние, так как в первом случае расплавленный металл под действием силы тяжести стремится вытечь из сварочной ванны. Вертикальные швы следует выполнять током на 10-15% меньшим, чем при выполнении швов в нижнем положении, и короткой дугой. Используемые для наложения вертикальных швов электроды должны иметь «короткие» шлаки. При выполнении вертикальных швов, как и при выполнении швов в нижнем положении, получают узкие и широкие валики. Движение электрода при наплавке узких валиков в вертикальном положении приводится на рис. 39, а широких — на рис. 40.

    При сварке стыковых горизонтальных соединений подготовка необходима только для верхней кромки. Дугу возбуждают вначале на нижней горизонтальной кромке, а затем перемещают на скошенную кромку. Горизонтальные швы выполняют вертикально расположенным электродом, углом назад и углом вперед. Движение электрода можно осуществлять на себя и от себя. Последовательность наложения слоев 1-6 приведена на рис. 41. Угол наклона электрода к вертикальной плоскости свариваемого изделия должен составлять 75-80°.

    Выполнение стыковых швов в потолочном положении. При выполнении таких швов необходимо накладывать узкие и широкие валики. Узкие и широкие (в основном это предпоследние) валики укладываются в разделку кромок. Декоративные валики, укладываемые на поверхности металла, служат для усиления шва. Узкие валики выполняются по схемам, приведенным на рис. 42. Сущность наложения валиков в потолочном положении «лесенкой» состоит в том, что электрод располагают к плоскости под углом 90-130°. Затем из точки 1 переводят его к изделию и зажигают, дугу в точке 2. После образования маленькой порции расплавленного металла электрод на расстоянии 5-12 мм от потолочной плоскости отводят в точку 3. Затем его возвращают в точку 4 и т. д. При возвращении электрода в точки 2, 4, 6, 8, 10, 12 и т. д. расплавленный металл накладывают на остывшую порцию металла на длину 1/2 или 1/3.

    Сущность сварки полумесяцем состоит в том, что электрод располагают, как и в первом случае, под углом 90-130° к плоскости и, манипулируя электродом по схеме полумесяца, беспрерывно заходят концом электрода на закристаллизовавшуюся часть металла и наплавляют узкий валик.
    Обратнопоступательный способ наплавки узких валиков в потолочном положении состоит в том, что концом электрода электросварщик беспрерывно возвращается назад на кристаллизующуюся часть металла, но постоянно удлиняет валик по протяженности. При наплавке широких валиков в различных вариациях используют или сочетают вместе все три приведенных выше варианта при наплавке узких валиков.
    Потолочные швы являются наиболее трудными для выполнения, так как расплавленный металл всегда стремится вытечь из сварочной ванны вниз. Незастывший металл удерживается в сварочной ванне силами поверхностного натяжения и давлением дуги. Объем сварочной ванны должен быть минимальным, поэтому сварка возможна только при короткой дуге. Ток должен быть на 15-20% меньше, чем при сварке в нижнем положении. Потолочную сварку выполняют сварщики-потолочники, прошедшие специальную подготовку.

    1. Какие условия требуются для получения высокого качества сварного шва?
    2. Как выполняются швы в потолочном положении?

    Строительный справочник | материалы — конструкции — технологии

    Вы здесь

    Техника ручной дуговой сварки

    Траектория движения электрода

    Правильное поддержание дуги и ее перемещение является залогом качественной сварки. Слишком длинная дуга способствует окислению и азотированию расплавленного металла, разбрызгивает его капли и создает пористую структуру шва. Красивый, ровный и качественный шов получается при правильном выборе дуги и равномерном ее перемещении, которое может происходить в трех основных направлениях.

    Поступательное движение сварочной дуги происходит по оси электрода. При помощи этого движения поддерживается необходимая длина дуги, которая зависит от скорости плавления электрода. По мере плавления электрода, его длина уменьшается, а расстояние между электродом и сварочной ванной — увеличивается. Для того чтобы это не происходило, электрод следует продвинуть вдоль оси, поддерживая постоянную дугу. Очень важно при этом поддерживать синхронность. То есть, электрод продвигается в сторону сварочной ванны синхронно с его укорочением.

    Продольное перемещение электрода вдоль оси свариваемого шва формирует так называемый ниточный сварочный валик, толщина которого зависит от толщины электрода и скорости его перемещения. Обычно ширина ниточного сварочного валика бывает на 2 — 3 мм больше диаметра электрода. Собственно говоря, это уже есть сварочный шов, только узкий. Для прочного сварочного соединения этого шва бывает недостаточно. И поэтому по мере перемещения электрода вдоль оси сварочного шва выполняют третье движение, направленное поперек сварочного шва.

    Поперечное движение электрода позволяет получить необходимую ширину шва. Его совершают колебательными движениями возвратно-поступательного характера. Ширина поперечных колебаний электрода определяется в каждом случае индивидуально и во многом зависит от свойств свариваемых материалов, размера и положения шва, формы разделки и требований, предъявляемых к сварному соединению. Обычно ширина шва лежит в пределах 1,5 — 5,0 диаметров электрода.

    Таким образом все три движения накладываются друг на друга, создавая сложную траекторию перемещения электрода. Практически каждый опытный мастер имеет свои навыки в выборе траектории перемещения электрода, выписывая его концом замысловатые фигуры. Классические траектории движения электрода при ручной дуговой сварке приведены на рис. 1. Но в любом случае траекторию перемещения дуги следует выбирать таким образом, чтобы кромки свариваемых деталей проплавлялись с образованием требуемого количества наплавленного металла и заданной формы шва.

    Если шов не будет закончен до того, как длина электрода уменьшится настолько, что требуется его замена, то сварку на время прекращают. После замены электрода следует удалить шлак и возобновить сварку. Для завершения оборванного шва зажигают дугу на расстоянии 12 мм от углубления, образовавшегося на конце шва, называемого кратером. Электрод возвращают к кратеру, чтобы образовать сплав старого и нового электродов, а затем снова начинают перемещать электрод по первоначально выбранной траектории.

    Схема дуговой сварки

    Порядок заполнения шва по сечению и длине определяет способность сварного соединения воспринимать заданные нагрузки, влияет на величину внутренних напряжений и деформаций в массиве шва.

    Швы различают: короткие — длина которых не превышает 300 мм, средние — длиной 300 — 100 мм и длинные — свыше 1000 мм. В зависимости от длины шва его заполнение может выполняться по различным схемам сварочного заполнения, которые представлены на рис. 2.

    При этом короткие швы заполняют за один проход — от начала шва до его конца. Швы средней длины могут заполняться обратноступенчатым методом или от середины к концам. Для выполнения обратноступенчатого метода заполнения шов разбивают на участки длина которых равна 100 —300 мм. На каждом из этих участков заполнение шва выполняют в направлении, обратном общему направлению сварки.

    Если для нормального заполнения шва одного прохода сварочной дуги мало, накладывают многослойные швы. При этом, если число накладываемых слоев равно числу проходов, шов называют многослойным. Если же некоторые слои выполняют за несколько проходов, такие швы называют многослойно-проходными. Схематически такие швы отражены на рис. 3.

    Рис. 2. Схемы дуговой сварки: 1 — сварка напроход; 2 — сварка от середины к краям; 3 — сварка обратноступенчатым способом; 4 — сварка блоками; 5 — сварка каскадом; 6 — сварка горкой Рис. 3. Виды швов: 1 — однослойный; 2 — многопроходной; 3 — многослойный, многопроходной

    С точки зрения производительности труда наиболее целесообразными являются однопроходные швы, которым отдают предпочтение при сварке металлов небольших (до 8—10 мм) толщин с предварительной разделкой кромок.

    Но для ответственных конструкций (сосуды, работающие под давлением, несущие конструкции и т.д.) этого бывает мало. Внутренние напряжения, возникающие в процессе сварки, могут вызвать появление трещин в шве или в околошовной зоне из-за недостаточной пластичности шва и большой жесткости основного металла. При сварке изделий с относительно небольшой жесткостью внутренние напряжения вызывают местное или общее коробление (деформации) свариваемой конструкции. Кроме того, при сварке металлов толщиной более 10 мм. появляются объемные напряжения и возрастает опасность появления трещин. В таких случаях принимают целый ряд мер, позволяющих уменьшить напряжения и деформации: применяют сварные швы минимального сечения, сварку многослойными швами, наложение швов «каскадными методами» или «горкой», принудительное охлаждение или подогрев.

    При сварке «горкой» сначала у основания разделанных кромок прокладывают первый слой, длина которого должна быть не более 200 — 300 мм. После этого первый слой перекрывают вторым, длина которого на 200 — 300 мм больше первого. Точно так же накладывают третий слой, перекрывая второй на 200 — 300 мм. Таким образом продолжают заполнение до тех пор, пока количество слоев в зоне первого шва не окажется достаточным для заполнения. Следующий слой накладывают в месте окончания первого слоя, перекрывая последний (если позволяет длина шва) на те же 200 — 300 мм. Если первый шов прокладывался не в начале шва, а в его средней части, то горку формируют последовательно в обоих направлениях (рис.2,е). Так, формируя горку, последовательно заполняют весь шов. Преимущество данного метода состоит в том, что зона сварки все время находится в подогретом состоянии, что способствует улучшению физико-механических качеств шва, так как внутренние напряжения получаются минимальными и предупреждается появление трещин.

    «Каскадный метод» заполнения шва по существу является той же «горкой», но выполняют его в несколько другой последовательности. Для этого детали соединяют между собой «на прихватках» или в специальных приспособлениях. Прокладывают первый слой, а затем, отступив от первого слоя на расстояние 200 — 300 мм, прокладывают второй слой, захватывая зону первого (рис.2,д). Продолжая в той же последовательности, заполняют весь шов.

    Угловые швы (рис. 4) можно выполнять двумя методами, каждый из которых имеет свои преимущества и свои недостатки. При сварке «в угол» допускается больший зазор между деталями (до 3 мм), проще сборка, но техника сварки сложнее. Кроме того, возможны подрезы и наплывы, снижается производительность из-за необходимости за один проход сваривать швы небольшого сечения, катет которых меньше 8 мм. Сварка «в лодочку» допускает большие катеты шва за один проход и поэтому более производительна. Однако такая сварка требует тщательной сборки.

    Указанные приемы дуговой сварки рассматривались на нижних положениях шва, выполнение которых наименее трудоемко. На практике часто приходится выполнять горизонтальные швы на вертикальной плоскости, вертикальную и потолочную сварку. Для выполнения этих работ используются те же приемы, что и для швов с нижним положением, но трудоемкость работ и некоторые технологические особенности требуют более детального подхода и изменения некоторых методов.

    При сварке таких швов появляется вероятность вытекания расплавленного металла, что приводит к падению капель к незаполненным сваркой местам, потекам расплавленного металла по горизонтальным плоскостям и т.д

    Рис. 4. Положение электрода и изделия при выполнении угловых швов: А — сварка в симметричную «лодочку»; Б — в несимметричную «лодочку»; В — «в угол» наклонным электродом; Г — с оплавлением кромок Рис. 5. Влияние скорости сварки на форму сварного шва: При увеличении скорости наблюдается заметное уменьшение ширины шва, при этом глубина проплавления остается почти неизменной.

    Рассматривая суть процессов, происходящих в подобных швах, мы говорили, что удерживать металл в расплавленной ванне могут силы поверхностного натяжения. Для того чтобы эти силы были достаточными, сварщик должен владеть приемами сварки виртуозно. Здесь приходится понижать сварочный ток и применять электроды пониженного сечения. Это в конечном итоге сказывается на производительности, так как приходится увеличивать количество сварочных проходов. Поэтому на практике стараются в дополнение к силам поверхностного натяжения добавить «пленку поверхностного натяжения». Суть данного метода заключается в том, что дугу держат не постоянно, а с определенными промежутками, то есть импульсами.

    Для этого дугу постоянно прерывают, зажигая ее с определенными промежутками времени, давая возможность расплавленному металлу частично закристаллизоваться. Именно здесь и проявляется умение сварщика выбрать такие интервалы, когда не успевает образоваться сварочный катет и одновременно металл потерял бы часть своей текучести.

    Потолочный шов является самым сложным. Поэтому проводить его непрерывным горением дуги — дело бесперспективное. Сварку выполняют короткими во времени замыканиями дуги на сварочную ванну так, чтобы она не успела остыть, пополняя ее новыми порциями расплавленного металла.

    При сварке данным методом следует следить за размером дуги, так как ее удлинение может вызвать нежелательные подрезы. Кроме того, при сварке таких швов создаются неблагоприятные условия для выделения шлаков из расплавленного металла, что может привести к пористости сварного шва.

    Вертикальные швы можно варить в двух направлениях — снизу вверх и сверху вниз. И тот и другой метод имеет право на существование, но всегда предпочтительнее сварка на подъем. В этом случае расположенный снизу металл удерживает сварочную ванну, не давая ей растекаться.

    При сварке на спуск труднее удерживать сварочную ванну, и поэтому добиться качественного шва гораздо сложнее. Суть такого метода практически не отличается от потолочной сварки, и применяют его тогда, когда сварка на подъем технологически невозможна.

    Горизонтальные швы на вертикальной плоскости тоже имеют свои особенности. В данных швах особую сложность представляет удержание сварочной ванны у обеих кромок свариваемых деталей. Для того чтобы облегчить этот процесс, скос нижней кромки не выполняют. В таком случае получается полочка, которая способствует удержанию на месте расплавленной сварочной ванны. Уместен здесь и прием импульсной сварки с кратковременным зажиганием дуги, как и для потолочных швов.

    Удаление сварочных шлаков выполняют обрубочным молотком. Для этого, подождав, пока заготовка остынет настолько, что ее можно брать рукой, прижимают крепко к столу и ударами молотка, направленными вдоль шва, удаляют шлак, покрывающий сварочный шов. После этого шов проковывают для снятия внутренних напряжений. Для этого боек молотка разворачивают вдоль шва и выполняют проковку по всей его длине.Завершают очистку жесткой проволочной щеткой, перемещая ее резкими движениями сначала вдоль шва, а потом — поперек, чтобы удалить последние остатки шлака.

    Особенности сварки в различных пространственных положениях, швов различной толщины и длины.

    Сварка стыковых швов.

    Тонкий металл сваривают(без скоса кромок) продольным перемещением с проваром на всю толщину (на соответствующих режимах), рекомендуется с подваркой с обратной стороны.

    При большой толщине используют V-образные швы — в один или несколько проходов (в зависимости от S),рекомендуется подварка со строжкой корня шва. В корне шва возможны непровары, т.к. металл еще недостаточно прогрет.

    Первый проход варят ниточным электродами d эл= 3-4 мм.

    Х-образные швыварят аналогично, желательно поочередное наложение слоев с одной и другой стороны для уравновешивания деформаций.

    Сварка угловых и тавровых швов

    Рисунок 22 — Способы сварки угловых и тавровых швов

    Лучше такие швы, по-возможности, варить в положении «в лодочку».

    При сварке в нижнем положении дугу зажигают на нижнем листе, перемещают в угол, задерживают, поднимают на величину катета, затем (быстрее) вниз, перемещают по нижнему листу на величину катета и т.д. (см. рис. 22).

    Особенности сварки в различных положениях:

    в нижнем положении — наклон электрода в сторону движения вдоль шва на 10 — 20 0 к вертикали («углом назад»);

    в вертикальном положении — чаще варят снизувверх «углом вперед» (так лучше формируется шов), тонкий металл (£ 3 мм) — сверху вниз «углом назад», наклон электрода 15-45 0 (см. рис. 23). При этом диаметр электрода не более 4 мм при короткой дуге;

    в горизонтальном положении рекомендуется использовать односторонний скос кромки верхней детали или применять соединение «внахлестку;

    — в потолочном положении — диаметр электрода не более 4 мм короткой дугой на пониженной силе тока «углом назад»; лучше использовать электроды с тугоплавким покрытием.

    Рисунок 23 — Особенности сварки в вертикальном положении

    Рисунок 24 — Особенности сварки горизонтальных и потолочных швов

    Особенности сварки тонкого металла (возможны прожоги и деформации):

    • соединения с отбортовкой кромок;

    • на медных (временных) подкладках (отвод тепла) с нулевым зазором;

    • на стальных (остающихся подкладках);

    • специальные электроды с тонким покрытием (ОМА-2, УОНИ-13Т) — обратная полярность;

    • специальные меры борьбы с деформациями.

    Особенности сварки металла большой толщины (³ 20 мм).

    В этих условиях возникают объемные сварочные напряжения, снижается пластичность, возможно появление трещин.

    Для того, чтобы распределять тепло, снижая напряжения, используют различные схемы (см. рис. 25):

    — каскадом (с перевязью);

    — горкой (двумя сварщиками).

    Длина участков 200 — 600 мм. Каждый следующий слой следует накладывать на неостывший (очищенный от шлака) предыдущий. Кроме того, для снижения напряжений необходимо применять специальные технологические меры, обеспечивающие медленное остывание конструкции (предварительный или сопутствующий подогрев), а также последующую термообработку.

    Рисунок 25 — Особенности сварки металла большой толщины

    Особенности сварки при низких температурах

    из-за быстрого охлаждения конструкции снижается ударная вязкость металла (понижается пластичность — возможно появление трещин), повышается вероятность дефектов (неметаллические включения и газы).

    Необходимо соблюдать следующие меры:

    • Сварка при температуре ниже 25 0 С не допускается;

    • Кромки очищать от снега, льда, инея на ширину не менее 100 мм, просушить газовой горелкой или индукторами до температуры 50 — 60 0 С;

    • Легированные стали — температура не ниже 15 0 С по предварительно просушенным кромкам с подогревом.

    Особенности сварки швов различной длины

    показаны на рисунке 26 и применяются для уменьшения сварочных деформаций.

    Рисунок 26 — Приемы выполнения швов различной длины при ручной сварке

    Контрольные вопросы:

    1. Какие проблемы возникают при сварке тонкого металла, как их рещают?

    2. Для чего предусматривается разделка кромок при сварке металла большой толщины?

    3. Почему первый проход выполняют «ниточным»?

    4. Для чего может выполняться строжка корня шва?

    5. Какое положение является наилучшим при сварке тавровых и угловых швов? Почему?

    6. Что такое сварка «углом вперед» или «углом назад»? Для чего используется этот наклон? В каких положениях используется который из приемов?

    7. Поясните особенности сварки в горизонтальном положении.

    8. Почему при сварке металла большой толщины используется многопроходная сварка? С какой целью применяются различные приемы наложения проходов?

    9. Почему каждый следующий проход надо накладывать на очищенный предыдущий проход?

    10. Почему каждый следующий проход надо накладывать на неостывший предыдущий проход?

    11. Какие опасности возникают при сварке при низких температурах? Какие меры надо соблюдать, чтобы избежать этих опасностей?

    Дата добавления: 2017-05-02 ; просмотров: 5486 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

    Ручная дуговая сварка

    Ручная дуговая сварка – называют сварку покрытым металлическим электродом. Считается наиболее универсальной и старой технологией дуговой сварки.

    Общепринятые обозначения

    РДС – ручная дуговая сварка (преимущественно в советской литературе);

    MMA – Manual Metal Arc (Welding) – ручная металлическая дуговая сварка;

    SMAW – Shielded Metal Arc Welding – металлическая дуговая сварка в защитной атмосфере;

    E – международный символ ручной дуговой сварки.

    Технология ручной дуговой сварки

    В целях образования и поддержания электрической дуги к электроду и свариваемому объекту (см. рисунок 1) от источника питания подводится переменный или постоянный сварочный ток.

    Рисунок 1. Ручная дуговая сварка

    Если к изделию присоединен анод (положительный источник питания) , то считают, что ручная дуговая сварка осуществляется на прямой полярности. Если к изделию присоединен отрицательный полюс, то полярность является обратной. Под воздействием дуги расплавляются металл изделия, стержень электрода и его покрытие. Стержень электрода (электродный металл) попадает в сварочную ванну в виде отдельных капель, покрытых шлаком. В ванне он смешивается с металлом изделия, расплавленный шлак всплывает на поверхность.

    На размеры сварочной ванные влияют пространственное положение сварки, режимы сварки, конструкции сварного соединения, скорости перемещения дуги по поверхности изделия, размер и форма разделки свариваемых кромок, прочее. Размеры обычно расположены в следующих пределах: длина от 10 до 30 мм, ширина от 8 до 15 мм, ширина до 6 мм.

    Длиной дуги называют расстояние от активного пятна на поверхности сварочной ванны до активного пятна на расплавленной поверхности электрода. Из-за плавления покрытия электрода вокруг дуги и над сварочной ванной появляется газовая атмосфера, оттесняющая воздух из зоны сварки для недопущения его взаимодействия с расплавившемся металлом. Также в газовой атмосфере находятся пары легирующих элементов, электродного и основного металлов.

    Шлак покрывает поверхность сварочной ванны и капли расплавленного электродного металла, тем самым препятствуя их взаимодействию с воздухом и способствуя очищению расплавленного металла от примесей.

    Металл сварочной ванны по мере удлинения дуги кристаллизуется, образуя шов, соединяющий свариваемые детали. На шве появляется слой затвердевшего шлака.

    Способы зажигания дуги при ручной дуговой сварке

    При помощи кратковременного прикосновения конца электрода к свариваемому изделию зажигается дуга. Из-за протекания тока короткого замыкания и контактного сопротивления быстро нагревается торец электрода до высокой температуры, при которой выполняется ионизация газового промежутка после отрыва электрода и появляется сварочная дуга. Для осуществления надежного зажигания дуги сварщику необходимо отводить электрод от изделия на расстояние 4-5 мм, так как при большем расстоянии между изделием и концом электрода дуга не появляется.

    Чаще всего зажигание дуги производится или прямым отрывом электрода после короткого замыкания (А на рисунке 2), или скользящим движением конца электрода (Б на рисунке 2).

    Рисунок 2. Зажигание дуги при ручной дуговой сварке

    Ведение дуги осуществляется так, чтобы было обеспечено проплавление свариваемых кромок и получено надлежащее качество наплавленного металла при хорошем формировании. Это удается достигнуть при помощи соответствующего перемещения конца электрода и поддержания постоянства длины дуги.

    Перемещения электрода при ручной сварке

    Во время сварки электроду задается движение в трех направлениях. Первое движение является поступательным, оно направлено по оси электрода. При помощи этого движения поддерживается неизменная длина дуги в зависимости от скорости плавления электрода. При ручной сварке длина дуги в соответствии с условиями сварки и марки электрода должна быть в пределах (0,5–1,2)dэл. Слишком сильное уменьшение длины дуги негативно влияет на формирование шва и может стать причиной короткого замыкания. Слишком сильное увеличение длины дуги ведет к снижению глубины провара, увеличению разбрызгивания электродного металла и снижению качества шва по форме и по механическим качествам, а при сварке электродами с покрытием основного вида приводит и к порообразованию.

    Второе движение – это перемещение электрода вдоль оси валика, необходимое для образования шва. На скорость этого движения влияют следующие параметры: диаметр электрода, скорость его плавления, сила тока, вид шва и прочее. При отсутствии поперечных движений электрода образуется узкий шов (ниточный валик), по ширине примерно равный 1,5 диаметра электрода. Эти швы используют при сварке тонких листов, при сварке по способу опирания, при наложении первого (корневого) слоя многослойного шва и в иных ситуациях.

    Третье движение – это перемещение электрода поперек шва для достижения необходимой ширины шва и требуемой глубины проплавления. Поперечные колебательные движения конца электрода зависят от размеров и положением шва, формы разделки, а также свойствами свариваемого материала и навыком сварщика (см. рисунок 3). Ширина швов, которые получают с поперечными колебаниями, чаще всего равняются 1,5–5 диаметрам электрода.

    Рисунок 3. Основные виды траекторий поперечных движений конца электрода при слабом (А, Б), усиленном (Е–Ж) прогреве свариваемых кромок, усиленном прогреве одной кромки (З, И), прогреве корня шва (К).

    Техника ручной сварки в различных пространственных положениях

    Процесс осуществления ручной дуговой сварки во многом зависит от пространственного положения сварного шва. При сварке выделяют нижнее (0–60°), вертикальное (60–120°) и потолочное (120–180°) положения (см. рис. 4).

    Рисунок 4. Различные положения изделия при ручной дуговой сварке.

    Ручная дуговая сварка в нижнем положении

    При выполнении ручной сварки в нижнем положении главная проблема заключается в том, чтобы без образования прожогов обеспечить полное проплавление сечения.

    На рисунке видны различные способы выполнения швов в нижнем положении. При сварке односторонних швов на весу (рисунок А) чаще всего очень сложно избежать прожогов или непроваров, в связи с этим для односторонних швов, как правило, используют способы удержания сварочной ванны:

    • сварка на съемной медной подкладке (рисунок 5, Б);
    • сварка на остающейся стальной подкладке (рисунок 5, В);
    • наложение подварочного шва (рисунок 5, Г);
    • вырубка непровара с последующей заваркой корня шва (рисунок 5, Д).

    Рисунок 5. Способы удержания сварочной ванны: 1 – съемная медная подкладка; 2 – остающаяся стальная подкладка; 3 – основной шов; 4 – подварочный шов

    В нижнем положении сварка угловых швов может быть проведена двумя вариантами: при повороте изделия на 45° (так называемое положение «в лодочку») и наклонным электродом (см. рисунок 6). Более предпочтительной является сварка в лодочку, потому что при осуществлении сварки наклонным электродом в связи с отеканием расплавленного металла сложно предупредить подрез по вертикальной плоскости и обеспечить провар по нижней плоскости.

    Рисунок 6. Техника выполнения угловых швов при ручной дуговой сварке: А – «в лодочку»; Б – наклонным электродом

    Ручная дуговая сварка в вертикальном положении

    Стекание расплавленного металла при ручной сварке в вертикальном положении оказывает большое влияние на глубину проплавления формирование шва (см. рисунок 7). Вертикальные швы чаще всего выполняют на подъем. Таким образом удается обеспечивать нужный провар и поддерживать на кромках расплавленный металл. Но производительность сварки низкая и становится больше при сварке на спуск. Но из-за небольшой глубины проплавления это становится возможным только для тонкого металла и при использовании специальных электродов.

    Рисунок 7. Ручная дуговая сварка швов в вертикальном положении

    Наиболее неблагоприятные условия формирования шва можно увидеть при выполнении горизонтальных швов на вертикальной плоскости, потому что расплавленный металл натекает на нижнюю свариваемую деталь.

    Ручная дуговая сварка в потолочном положении

    Непростой в исполнении является и ручная сварка в потолочном положении. В этом случае расплавленный металл в сварочной ванне удерживается от вытекания при помощи силы поверхностного натяжения (см. рисунок 8). При этом нужно, чтобы масса расплавленного металла не превысила эту силу. Для этого стараются уменьшить габариты сварочной ванны, производя сварку периодическими короткими замыканиями, так чтобы металлу шва частично закристаллизоваться. Также используют уменьшенные диаметры электродов, уменьшают силу сварочного тока, применяют специальные электроды, которые обеспечивают получение вязкой сварочной ванны.

    Рисунок 8. Формирование ванны и шва при ручной дуговой сварке в потолочном положении

    Преимущества ручной дуговой сварки

    • возможность проведения сварки в местах с ограниченным доступом;
    • возможность осуществления сварки в любых пространственных положениях;
    • возможность выполнения сварки самых различных сталей благодаря широкому выбору выпускаемых марок электродов;
    • относительно быстрый переход от одного свариваемого материала к другому;
    • транспортабельность и простота сварочного оборудования.

    Недостатки ручной дуговой сварки

    • на качество соединений сильно влияет квалификация сварщика;
    • невысокие КПД и производительность по сравнению с иными технологиями сварки;
    • вредные условия процесса сварки.

    Просмотров: 11308 Создан: 2012-08-27 Источник: Трубные технологии

    Техника сварки швов в различных положениях

    § 32. Техника выполнения швов

    Зажигание дуги. Существует два способа зажигания дуги покрытыми электродами — прямым отрывом и отрывом по кривой. Первый способ называют зажиганием впритык. Второй напоминает движение при зажигании спички и поэтому его называют чирканьем.

    Сварщики успешно используют оба способа зажигания дуги, причем первый чаще применяется при сварке в узких и неудобных местах.

    Длина дуги. Немедленно после зажигания дуги начинается плавление основного и электродного металлов. На изделии образуется ванна расплавленного металла. Сварщик должен поддерживать горение дуги так, чтобы ее длина была постоянной. От правильно выбранной длины дуги весьма сильно зависят производительность сварки и качество сварного шва.

    Сварщик должен подавать электрод в дугу со скоростью, равной скорости плавления электрода. Умение поддерживать дугу постоянной длины характеризует квалификацию сварщика.

    Нормальной считают длину дуги, равную 0,5 — 1,1 диаметра стержня электрода (в зависимости от типа и марки электрода и положения сварки в пространстве). Увеличение длины дуги снижает устойчивое ее горение, глубину проплавления основного металла, повышает потери на угар и разбрызгивание электрода, вызывает образование шва с неровной поверхностью и усиливает вредное воздействие окружающей атмосферы на расплавленный металл.

    Положение электрода. Наклон электрода при сварке зависит от положения сварки в пространстве, толщины и состава свариваемого металла, диаметра электрода, вида и толщины покрытия.

    Направление сварки может быть слева направо, справа налево, от себя и к себе (рис. 46, а).

    Независимо от направления сварки положение электрода должно быть определенным: он должен быть наклонен к оси шва так, чтобы металл свариваемого изделия проплавлялся на наибольшую глубину. Для получения плотного и ровного шва при сварке в нижнем положении на горизонтальной плоскости угол наклона электрода должен быть 15° от вертикали в сторону ведения шва (рис. 46, б).


    Рис. 46. Направления сварки (а) и наклон электрода (б)

    Обычно дуга сохраняет направление оси электрода; указанным наклоном электрода сварщик добивается максимального проплавления металла изделия. При этом улучшается формирование шва, а также уменьшается скорость охлаждения металла сварочной ванны, что предотвращает образование горячих трещин в шве.

    При шланговой полуавтоматической сварке положение электродной проволоки аналогично положению электрода при ручной сварке покрытыми электродами.

    Угол наклона электрода при ручной сварке в нижнем, вертикальном, потолочном и горизонтальном положениях приведен на рис. 46, б, 53, ав, 54, ав.

    Колебательные движения электрода. Для получения валика нужной ширины производят поперечные колебательные движения электрода. Если перемещать электрод только вдоль оси шва без поперечных колебательных движений, то ширина валика определяется лишь силой сварочного тока и скоростью сварки и составляет от 0,8 до 1,5 диаметра электрода. Такие узкие (ниточные) валики применяют при сварке тонких листов, при наложении первого (корневого) слоя многослойного шва, при сварке по способу опирания и в других случаях.

    Чаще всего применяют швы шириной от 1,5 до 4 диаметров электрода, получаемые с помощью поперечных колебательных движений электрода.

    Наиболее распространенные виды поперечных колебательных движений электрода при ручной сварке (рис. 47):

    прямые по ломаной линии;

    полумесяцем, обращенным концами к наплавленному шву;

    полумесяцем, обращенным концами к направлению сварки;

    петлеобразные с задержкой в определенных местах.


    Рис. 47. Основные виды поперечных движений конца электрода: а, б, в, г — при обычных швах, д, е, ж — при швах с усиленным прогревом кромок

    Поперечные движения по ломаной линии часто применяют для получения наплавочных валиков, при сварке листов встык без скоса кромок в нижнем положении и в тех случаях, когда нет возможности прожога свариваемой детали.

    Движения полумесяцем, обращенным концами к наплавленному шву, применяют для стыковых швов со скосом кромок и для угловых швов с катетом менее 6 мм, выполняемых в любом положении электродами диаметрами до 4 мм.

    Движения треугольником неизбежны при выполнении угловых швов с катетами шва более 6 мм и стыковых со скосом кромок в любом пространственном положении. В этом случае достигается хороший провар корня и удовлетворительное формирование шва.

    Петлеобразные движения применяют в случаях, требующих большого прогрева металла по краям шва, главным образом при сварке листов из высоколегированных сталей. Эти стали обладают высокой текучестью и для удовлетворительного формирования шва приходится задерживать электрод на краях, с тем чтобы предотвратить прожог в центре шва и вытекание металла из сварочной ванны при вертикальной сварке. Петлеобразные движения можно с успехом заменить движениями полумесяцем с задержкой дуги по краям шва.

    Способы заполнения шва по длине и сечению. Швы по длине выполняют напроход и обратно-ступенчатым способом. Сущность способа сварки напроход заключается в том, что шов выполняется от начала до конца в одном направлении.

    Обратноступенчатый способ состоит в том, что длинный шов делят на сравнительно короткие участки.

    По способу заполнения швов по сечению различают однослойные швы (рис. 48, а), многопроходные многослойные (рис. 48, б) и многослойные (рис. 48, в).


    Рис. 48. Сварные швы: а — однослойный и однопроходной, б — многослойный и многопроходной, в — многослойный

    Если число слоев равно числу проходов, то такой шов называют многослойным. Если некоторые из слоев выполняются за несколько проходов, то такой шов называют многопроходным.

    Многослойные швы чаще применяют в стыковых соединениях, многопроходные — в угловых и тавровых.

    Для более равномерного нагрева металла шва по всей его длине швы выполняются способами двойного слоя, секциями, каскадом и горкой, причем в основу всех этих способов положен принцип обратноступенчатой сварки (рис. 49).


    Рис. 49. Схемы заполнения многослойного шва с малым интервалом времени: а — секциями, б — каскадом, в — горкой

    Сущность способа двойного слоя заключается в том, что наложение второго слоя производится по неостывшему первому после удаления сварочного шлака. Сварка на длине 200 — 400 мм ведется в противоположных направлениях. Этим предотвращается появление горячих трещин в шве при сварке металла толщиной 15 — 20 мм, обладающего значительной жесткостью.

    При толщине стальных листов 20 — 25 мм и более для предотвращения трещины применяют сварку каскадом или горкой. Заполнение многослойного шва для сварки секциями и каскадом производится, как видно из рис. 49, по всей свариваемой толщине на определенной длине ступени. Длина ступени подбирается такой, чтобы металл в корне шва имел температуру не менее 200°С в процессе выполнения шва по всей толщине. В этом случае металл обладает высокой пластичностью и трещин не образуется. Длина ступени при каскадной сварке равна 200 — 400 мм, а при сварке секциями — больше. Сварка горкой производится проходами по всей толщине металла. Способ сварки выбирается в зависимости от химического состава и толщины металла, числа слоев и жесткости свариваемого изделия.

    Многослойная сварка имеет перед однослойной следующие преимущества:

    1. Уменьшается объем сварочной ванны, в результате чего скорость остывания металла возрастает и размер зерен уменьшается.

    2. Химический состав металла шва близок к химическому составу наплавленного металла, так как малая сила сварочного тока при многослойной сварке способствует расплавлению незначительного количества основного металла.

    3. Каждый последующий слой шва термически обрабатывает металл предыдущего слоя и околошовный металл имеет мелкозернистую структуру с повышенной пластичностью и вязкостью.

    Каждый слой шва должен иметь толщину 3 — 5 мм (при сварке низкоуглеродистой стали) в зависимости от силы сварочного тока.

    При сварочном токе 100 А дуга расплавляет металл верхнего слоя на глубину около 1,5 мм, а металл нижнего слоя (глубина более 1,5 мм) нагревается от 1500 до 1100°С и при быстром охлаждении образует мелкозернистую литую структуру.

    При сварочном токе 200 А толщина слоя может быть увеличена до 5 мм, а термическая обработка нижнего слоя произойдет на глубине около 2,5 мм.

    Термическая обработка металла корневого шва с получением мелкозернистой структуры осуществляется нанесением подварочного валика, который выполняется электродом диаметром 3 мм при сварочном токе 100 А. Перед нанесением подварочного валика корень шва очищают термической резкой или резцом. Подварочный валик накладывается по длине напроход.

    Термическая обработка металла верхнего слоя выполняется нанесением отжигающего (декоративного) слоя. Толщина отжигающего слоя должна быть минимальной (1 — 2 мм), обеспечивающей высокую скорость остывания и мелкозернистую структуру верхнего слоя. Отжигающий слой выполняется электродами диаметрами 5 — 6 мм при токе 200 — 300 А в зависимости от толщины листа.

    Окончание шва. В конце шва нельзя сразу обрывать дугу и оставлять на поверхности металла кратер. Кратер может вызвать появление трещины в шве вследствие содержания в нем примесей, прежде всего серы и фосфора. При сварке низкоуглеродистой стали кратер заполняют электродным металлом или выводят его в сторону на основной металл. При сварке стали, «склонной к образованию закалочных микроструктур, вывод кратера в сторону недопустим ввиду возможности образования трещины. Не рекомендуется заваривать кратер за несколько обрывов и зажиганий дуги ввиду образования окисных загрязнений металла. Лучшим способом окончания шва будет заполнение кратера металлом за счет прекращения поступательного движения электрода вниз и медленного удлинения дуги до ее обрыва.