Технология механизированной сварки под флюсом

⇐ ПредыдущаяСтр 16 из 25Следующая ⇒

Подготовка основного металла и сборка. Для получения заготовок заданных размеров, формы разделки кромок под сварку используют механическую обработку: токарную, строгание, фрезерование, обрезку на гильотинных ножницах. Широко применяют в настоящее время кислородную и плазменную резку. Эти способы обеспечивают высокую производительность и достаточную в большинстве случаев точность подготовки кромок.

Форму разделки кромок для механизированной сварки под флюсом выбирают в зависимости от толщины свариваемых изделий и в соответствии с ГОСТ 8713 — 79 «Швы сварных соединений. Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом. Основные типы и конструктивные элементы», ГОСТ 11533 — 75 «Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом. Соединения сварные под острыми и тупыми углами», ГОСТ 16098 — 70 «Швы сварных соединений из двухслойной коррозионно-стойкой стали».

Основной металл очищают от ржавчины, масла, влаги, рыхлого слоя окалины и других загрязнений. Допускается зачистка не всей поверхности свариваемых деталей, а только части поверхности кромок шириной 30 — 40 мм. Особенно тщательно зачищают торцы свариваемых кромок. Зачистку выполняют механическими способами (пескоструйным, дробеструйным, металлическими щетками, абразивными кругами и др.) или химическими способами. Для удаления масел и влаги применяют газопламенную обработку.

Сборка имеет своей целью установку свариваемых деталей в заданных плоскостях, с заданными зазорами между ними. Взаиморасположение деталей аппаратами. Места прихваток тщательно очищают от шлаковой корки, брызг.

Прихватки и сборочный шов при механизированной сварке под флюсом переплавляют без их предварительной вырубки.

Выводные планки используют для начала процесса сварки и вывода кратера за пределы свариваемого изделия. Выводные планки выполняют из материала той же марки и такой же толщины, что и свариваемые детали, они должны иметь такую же разделку, как и кромки свариваемых деталей. Выводные планки приваривают к свариваемым деталям стыковым швом, непровары в этом шве не допускаются. Нарушение правил установки выводных планок приводит к появлению трещин в металле шва свариваемого изделия. Длина выводных планок 100 — 200 мм, ширина 60 —100 мм.

Влияние основных параметров режима сварки на геометрию сварного соединения. Геометрические размеры сварного шва в большей степени определяют его свойства. Геометрию сварного шва характеризуют глубиной проплавления основного металла h, шириной шва b, высотой усиления а, площадью наплавки F_H и площадью проплавления F.. (рис. 3). Отношение φ = b/h называют коэффициентом формы шва, a ψ = b/a — коэффициентом усиления. Коэффициенты формы шва и усиления определяют работоспособность сварного соединения в целом, стойкость металла шва против образования трещин. Установлено, что значение этих коэффициентов должно быть в пределах: φ = 0, 8… 4, 0; ψ = 7… 12.

Соотношение наплавленного (электродного) и расплавленного основного металла в металле шва характеризует коэффициент, называемый долей участия основного металла в металле шва γ _осн

При применении сварочной проволоки химического состава, отличающегося от основного металла, химический состав металла шва (следовательно, его структура и механические свойства) определяется долей участия основного металла в металле шва.

Геометрия сварного шва зависит от параметров режима сварки: силы сварочного тока, напряжения на дуге, скорости сварки, диаметра электрода, рода тока, флюса, угла наклона электрода.

Сила сварочного тока. С увеличением силы сварочного тока повышается давление дуги. При этом расплавленный металл вытесняется в хвостовую часть сварочной ванны. Уменьшение жидкой прослойки под дугой улучшает теплообмен между пятном дуги и основным металлом. Глубина проплавления увеличивается, ширина шва практически остается постоянной (рис. 4, а). Повышение сварочного тока связано с увеличением количества расплавляемого металла. Поэтому, при постоянных других параметрах режима сварки увеличивается высота усиления шва (см. рис. 4, а). Коэффициенты формы шва и усиления при повышении сварочного тока уменьшаются. В результате заметно ухудшаются условия дегазации металла в сварочной ванне, повышается склонность металла шва к появлению горячих трещин. Образуется резкий переход от основного металла к наплавленному, что снижает работоспособность сварного соединения, особенно при ударных и знакопеременных нагрузках; ухудшается поверхность шва, шлаковая корка плохо отделяется. Поэтому при переходе на большие значения сварочного тока следует увеличивать и напряжение на дуге.

Напряжение на дуге (рис. 4, б). С повышением напряжения на дуге (при постоянных других параметрах) увеличиваются ее длина и подвижность. Это обусловливает увеличение ширины шва и уменьшение высоты его усиления (количество наплавляемого электродного металла остается практически постоянным). Увеличение подвижности пятна дуги, расположенного на изделии, обусловливает повышение площади пятна нагрева и, следовательно, увеличение тепла, идущего на теплоотвод. Это приводит. к уменьшению тепла, идущего на плавление основного металла и, следовательно, глубины проплавления.

Скорость сварки (рис. 4, в). С увеличением скорости сварки уменьшается ее погонная энергия, поэтому уменьшается ширина шва. Количество наплавляемого металла с увеличением скорости сварки на единицу длины шва уменьшается. Это приводит к уменьшению высоты усиления шва. Однако с увеличением скорости столб дуги начинает отклоняться в противоположную направлению сварки сторону. Отклоняясь, столб дуги вытесняет часть жидкого металла в хвостовую часть ванны. Уменьшение толщины жидкой прослойки под дугой и обусловливает увеличение глубины проплавления при повышении скорости сварки до 30—35 м/ч. При дальнейшем повышении скорости в связи с уменьшением погонной энергии и отсутствием жидкой прослойки под дугой глубина проплавления уменьшается.

Диаметр электрода. С увеличением диаметра электрода (при постоянных других параметрах) усиливается блуждание активного пятна по торцу электрода и, следовательно, активного пятна, расположенного на изделии. Ввод тепла дуги через большую поверхность увеличивает ширину шва и теплоотвод, что приводит к уменьшению глубины проплавления. Угол наклона электрода. При наклоне электрода «углом назад» (рис. 5, а) соответственно отклоняется и столб дуги. Давлением дуги часть металла оттесняется в хвостовую часть ванны, и глубина проплавления увеличивается. При наклоне электрода «углом вперед» (рис. 5, б) часть столба располагается над поверхностью основного металла и прогревает свариваемые кромки. Давлением столба дуги жидкий металл вытесняется в переднюю часть ванны. Толщина жидкой прослойки под дугой увеличивается, уменьшаются глубина проплавления и высота усиления, а ширина шва несколько возрастает. Сварка «углом назад» и «углом вперед» является одним из технологических приемов, позволяющих получать заданную форму сварного шва.

Род тока, полярность. При сварке постоянным током в катодном пятне выделяется больше тепла, чем в анодном. Поэтому при прямой полярности тока (катод на электроде, анод на изделии) меньше расплавляется основного металла, чем при обратной полярности. Это обусловливает уменьшение ширины шва и глубины проплавления при сварке постоянным током прямой полярности по сравнению со сваркой на обратной полярности. Зона проплавления при сварке на переменном токе при тех же параметрах занимает промежуточное значение: меньшеене должно нарушаться в процессе сварки. Наилучший вариант сборки — в специальных сборочно-сварочных приспособлениях. Сборку выполняют и на прихватках длиной 20 — 120 мм с расстоянием между ними 500 — 800 мм. Сечение шва прихватки должно быть не более 1/₃ сечения шва (но не более 25 — 30 мм²). При сварке жестких узлов прихватки заменяют сплошным швом малого сечения.

Сборку выполняют ручной дуговой сваркой, используя электроды соответствующего типа, или шланговыми, чем при обратной полярности и большее, чем при прямой полярности.

Свойства флюсов. Изменения геометрии сварного шва и внешнего его вида зависят от стабилизирующих свойств, вязкости и насыпной массы флюса.

С повышением стабилизирующих свойств флюса увеличивается длина дуги и ее подвижность. Поэтому глубина проплавления уменьшается, а ширина шва растет.

Флюсы с меньшей насыпной массой обеспечивают получение сварных швов с меньшей глубиной проплавления и с большей шириной шва, так как чем меньше масса, тем меньше давление ее на газовую полость. Это обусловливает увеличение объема газовой полости и повышение подвижности дуги и, следовательно, увеличение ширины шва и уменьшение глубины проплавления.

Форма разделки, величина зазора. Экспериментально установлено, что форма разделки, величина зазора определяют прежде всего долю участия основного металла в металле шва. Чем больше зазор или разделка кромок, тем меньше доля участия основного металла в шве. Увеличение параметров разделки приводит к уменьшению высоты усиления и увеличению глубины проплавления. При постоянных параметрах режима сварки стыковых соединений (рис. 6) остаются постоянными ширина шва Ь, площадь наплавленного металла F_H и толщина шва Н = h + а =h₁ + a_t = h₂ + а₂.

Техника выполнения механизированной сварки под флюсом.

Стыковые соединения в зависимости от толщины свариваемого металла и применяемой техники сварки выполняют односторонними и двусторонними швами, с разделкой и без разделки кромок, без зазора и с гарантированным зазором. Швы как при односторонней, так и при двусторонней сварке могут быть однопроходными и многопроходными. Наибольшую производительность получают при односторонней однопроходной сварке. Однако при сварке металла большой толщины для уменьшения перегрева металла в околошовной зоне при сварке некоторых сталей целесообразнее применять многопроходные швы.

Разделка увеличивает себестоимость работ при подготовке кромок, повышает расход электродного металла. С этой точки зрения целесообразнее применять сборку с гарантированным зазором 4—12 мм без разделки кромок. Но при сварке стыковых соединений с разделкой кромок улучшаются формирование, макроструктура металла шва и, следовательно, его рабочие характеристики.

Сварку многопроходных швов выполняют на одних и тех же режимах, вне зависимости от толщины свариваемых деталей. Толщина металла определяет число проходов. После каждого прохода поверхность шва тщательно очищают от шлаковой корки, так как остатки шлака не переплавляются последующими проходами и остаются в металле шва в виде шлаковых включений.

Для предотвращения протекания расплавленного металла и образования прожогов, для защиты зоны сварки с обратной стороны и формирования обратной стороны валика стыковые швы уплотняют. Для этого используют флюсовые подушки, медные или графитовые подкладки, флюсомедные подкладки, асбестовые шнуры, огнеупорные стержни, сборку сплошным швом малого сечения.

Сварку на флюсовой подушке применяют довольно часто. Флюсовую подушку устанавливают с нижней стороны свариваемых деталей. Флюс к изделию поджимают гибким шлангом, соединенным с магистралью сжатого воздуха, винтовыми, рычажными прижимами и др. На флюсовой подушке сваривают стыковые односторонние швы без разделки, с разделкой, с зазором. Флюсовую подушку используют для уплотнения стыков и при выполнении первого шва при двусторонней или многопроходной сварке.

Равномерность формы и сечения шва по длине стыка в значительной степени зависит от равномерности зазора при сборке деталей, от равномерности поджатия флюса по длине стыка. При слабом поджатии флюса шов получается ослабленным, с большим усилением с обратной стороны. Чрезмерное поджатие флюса обусловливает получение шва с большим усилением, вогнутым с обратной стороны. При чрезмерном поджатии флюса и большом зазоре между свариваемыми деталями можно получить швы со сквозными отверстиями или каналами.

Применение медных" (или графитовых) подкладок требует тщательной сборки деталей под сварку и плотного поджатия подкладки к свариваемым деталям. Плохое поджатие кромок (с з зором более 1 мм) приводит к получению ослабленного шва с неудовлетворительным формированием с обратной стороны. При больших зазорах между подкладкой и деталью могут быть прожоги. Использование медных подкладок требует повышения сварочного тока по сравнению со сваркой на флюсовых подушках, так как значительная часть тепла дуги расходуется на теплоотвод в подкладку.

Использование флюсо-медных подкладок позволяет устранить недостатки и флюсовых подушек и медных подкладок. Формирование шва практически не зависит от равномерности давления в шланге; требования к сборке такие же, как и при использовании флюсовой подушки. Не нужно значительно повышать режимы сварки, как при сварке на медной подкладке.

Флюс к изделию в этом случае поджимается гибким шлангом со сжатым воздухом через медную подкладку сечением (8-10) х (80-100) мм. Толщина слоя флюса на медной подкладке 3 — 5 мм и определяется требуемой высотой усиления с обратной стороны шва.

Сварку с предварительной ручной подваркой корня шва применяют в тех случаях, когда невозможно кантование изделия. В этом случае подварочный шов должен иметь глубину проплавления не менее Уз толщины свариваемого металла. Его выполняют электродами соответствующего типа. Место сварки тщательно очищают от шлаковой корки и брызг. Механизированную сварку выполняют на весу и режим сварки выбирают таким, чтобы обеспечить глубину проплавления не менее ²/₃ толщины свариваемого металла.

Чтобы предупредить протекание расплавленного металла в зазор и образование прожогов при двусторонней сварке первого шва, используют флюсовую подушку. Техника сварки при этом не отличается от сварки односторонних швов. На некоторых заводах при двусторонней сварке первого шва для уплотнения стыка используют асбестовые прокладки из шнура или ленты, закладываемые в зазор. Режимы сварки выбирают такими, чтобы глубина проплавления первого шва была не более ¹/₂ толщины свариваемого металла и чтобы жидкий металл не соприкасался с асбестом (во избежание образования пор). Глубина проплавления второго шва должна составлять 60 — 80 % толщины свариваемого металла.

Сварка углеродистых конструкционных сталей. В зависимости от содержания углерода углеродистые конструкционные стали подразделяют на низкоуглеродистые (до 0, 22 %С), среднеуглеродистые (до 0, 45 %С) и высокоуглеродистые (более 0, 45 %С).

Низкоуглеродистые стали хорошо свариваются всеми способами сварки. При сварке этих сталей под флюсом выбирают такое сочетание флюса и проволоки (см. выше), чтобы наряду с раскислением обеспечить и легирование металла шва марганцем и кремнием для компенсации выгорания углерода. Наиболее часто применяют флюс АН-348А с проволоками Св-08А или Св-08ГА. Оптимальный интервал скоростей охлаждения низкоуглеродистых сталей обеспечивается в большом диапазоне погонной энергии сварки.

Сварку средне- и высокоуглеродистых сталей выполняют также под флюсами АН-348А, ОСЦ-45 в сочетании с проволоками Св-08ГА, Св-10Г2. Сварку ведут на минимальных погонных энергиях, на постоянном токе обратной полярности. Для обеспечения требуемого оптимального интервала скоростей охлаждения и предупреждения появления трещин в большинстве случаев необходим предварительный подогрев изделия перед сваркой. Для уменьшения вероятности образования трещин применяют и облицовку кромок. Для этого свариваемые кромки наплавляют низкоуглеродистой проволокой, затем выполняют сборку и сварку изделия; применяют и двухдуговую сварку в раздельные ванны. Во всех случаях сварку выполняют на режимах, обеспечивающих минимальную долю участия основного металла в металле шва.

Сварка под флюсом легированных сталей. Низколегированные стали (с содержанием легирующих элементов не более 2, 5 %) хорошо свариваются. Для сварки их используют флюсы АН-348А, ОСЦ-45, АН-60 и другие в сочетании с проволоками Св-08А, Св-08ГА, Св-10Г2 и др. При необходимости получения заданных повышенных механических свойств эти стали сваривают проволокой, легированной хромом, молибденом, никелем (Св-10НМ, Св-08ХГС и др.). Оптимальный интервал скоростей охлаждения обеспечивается довольно широким диапазоном погонной энергии сварки. Однако некоторые стали требуют предварительного и сопутствующего подогрева до 150-250 °С. После сварки низколегированных сталей рекомендуется отпуск при 550 —650 °С.

Для сварки легированных сталей (с содержанием легирующих элементов более 2, 5%) применяют низкокремнистые флюсы АН-10 и АН-22. На практике некоторые из этих сталей (20ХГС, 25ХГС, 30ХГС и др.) сваривают под флюсами АН-348А и ОСЦ-45. Оптимальный интервал скорости охлаждения околошовной зоны некоторых сталей обеспечивается и без предварительного подогрева. Для сварки легированных сталей используют легированную проволоку (например, для сварки стали 25ХГС применяют" проволоку Св-10Г2, Св-12Г2Х, Св-10ХМ; для сварки стали 30ХГС - проволоку Св-18ХМА, Св-13Х2МТФ и др.).

В большинстве случаев после сварки легированных сталей выполняют термическую обработку в зависимости от требований, предъявляемых к сварному соединению (отпуск, нормализация, закалка и отпуск). Если технологией изготовления сварного изделия предусмотрена последующая термическая обработка, то расчет режима сварки выполняют только по допустимым скоростям охлаждения.

Как правило, сварку легированных сталей выполняют на постоянном токе обратной полярности.

Сварка в защитных газах

Рисунок 1. Классификация способов сварки в защитных газах

⇐ Предыдущая 11 12 13 14 151617 18 19 20 Следующая ⇒