Технология зварювання тавровои балки №7

Важным преимуществом  рутиловых электродов является также  легкость зажигания дуги, определяемая наименьшей плотностью тока, при которой  возможно существование дугового разряда.

Малая склонность к образованию  пор при зажигании и кратковременном  удлинении дуги способствует исключению так называемой «стартовой» пористости (образованию пор в кратерах). Электроды с рутиловыми покрытиями значительно превосходят основные по формированию швов и обеспечению  плавного перехода от шва к основному  металлу. Сопротивление усталости  сварных соединений, работающих при  знакопеременных нагрузках, существенно  снижается при наличии концентраторов напряжений в местах перехода от швов к основному металлу, особенно при  угловых швах. Поэтому, если плавность  перехода в этих местах не может  быть обеспечена механической обработкой, то для сварки таких соединений рутиловые  электроды являются незаменимыми, т. к. они обеспечивают более высокое  сопротивление усталости сварных  соединений, чем выполненных электродами  с кислыми и основными покрытиями.

При средней толщине покрытия (коэффициент массы 35—45%) и содержании в нем до 20% железного порошка  электроды пригодны для сварки в  любом пространственном положении  шва, при этом коэффициент наплавки составляет 8-9 г/А*ч.

Электроды с рутиловыми покрытиями не следует применять для сварки конструкций, работающих при высоких  температурах, вследствие повышенной чувствительности сварных швов к  деформационному старению и низкой длительной пластичности.

Электроды для  сварки легированных теплоустойчивых  сталей.

При выборе электродов для  сварки низколегированных теплоустойчивых  сталей основным требованием является обеспечение необходимого уровня жаропрочности  сварных соединений, т. е. способности  длительно выдерживать рабочие  напряжения в конструкции при  заданных высоких температурах, не подвергаясь при этом разрушению и не претерпевая остаточных деформаций, превосходящих величину, допускаемую  условиями работы конструкции.

Для сварки конструкций из сталей, работающих при температурах до 540 °С используются хромомолибденовые  электроды типа Э-09Х1М.

Для сварки сталей, работающих при температурах до 585 °С и до температур 600 °С, применяются хромомолибденованадиевые электроды типов Э-09Х1МФ. Следует отметить, что сварные соединения из хромомолибденованадиевых сталей снижают свою жаропрочность при появлении мягкой прослойки в зоне термического влияния, называемой «белой полоской», которая появляется на участке, нагревающемся при сварке в межкритическом интервале температур. Это может привести к преждевременному разрушению сварного соединения.

Учитывая определяющее значение химического состава наплавленного  металла на его жаропрочность  и необходимость обеспечения  состава в узких пределах по содержанию хрома, молибдена, ванадия и ниобия, для сварки теплоустойчивых сталей применяются электроды преимущественно  с основными покрытиями, обеспечивающие минимальное окисление легирующих элементов при сварке. Для предотвращения холодных трещин при сварке теплоустойчивых  сталей должен производится предварительный  подогрев, при котором скорость охлаждения металла шва и околошовной  зоны понижается, чем обеспечивается максимальное значение твердости не более 260 НВ для хромомолибденовых  сталей и 230 НВ — для хромомолибденованадиевых сталей.

Электроды для  сварки высоколегированных сталей и  сплавов.

Согласно современной  классификации к высоколегированным сталям условно относят сплавы, содержание железа в которых более 45%, а суммарное  содержание легирующих элементов не менее 10% (считая по верхнему пределу), или при концентрации одного из элементов  не менее 8% по нижнему пределу. К  сплавам на никелевой основе относят  сплавы с содержанием не менее 55% Ni. Такие стали и сплавы применяют в качестве коррозионно-стойких, жаростойких и жаропрочных материалов. Соответственно можно классифицировать и сварочные электроды по ГОСТ 10052—75 и отраслевой нормативно-технической документации. Высоколегированные электроды используют также для получения качественных соединений разнородных сталей и сплавов, при сварке конструкционных сталей без подогрева, для наплавки.

Специфическими особенностями  физических свойств высоколегированных материалов являются пониженные температура  плавления и теплопроводность, высокие  электросопротивление и (для сталей) коэффициент линейного расширения. Указанные особенности и предопределяют поведение высоколегированных материалов при ручной дуговой сварке. Из-за низкой теплопроводности и высокого электросопротивления скорость плавления, а следовательно, и коэффициент  наплавки электродов со стержнями из высоколегированных сталей и сплавов  существенно выше, чем у электродов общего назначения. Повышенное электросопротивление металла стержней обусловливает  применение укороченных электродов и меньших сварочных токов (20—30 А/мм2). Уъвеличение сварочных токов  для высоколегированных электродов недопустимо, так как приводит к  перегреву сварочного стержня, изменению  характера плавления покрытия, вплоть до опадания кусков обмазки. Применению малых сварочных токов способствует и низкая теплопроводность металла, обусловливающая повышенную глубину  проплавления (в сравнении с конструкционными сталями).

Для сварки Стали 15хгс возмем электрод для сварки легированных теплоустойчивых сталей.

По скольку данная сталь  низколегированая повышенной прочности.

 

3.3 Расчет режима сварки.

Режимы дуговой сварки представляют собой совокупность контролируемых параметров, определяющих условия сварочного процесса. Правильно выбранные и  поддерживаемые на протяжении всего  процесса сварки параметры являются залогом качественного сварного соединения. Условно параметры можно  разделить на основные и дополнительные.

Основные параметры режима дуговой  сварки: диаметр электрода, величина, род и полярность тока, напряжение на дуге, скорость сварки, число проходов.

Дополнительные параметры: величина вылета электрода, состав и толщина  покрытия электрода, положение электрода, положение изделия при сварке, форма подготовленных кромок и качество их зачистки.

 Выбор диаметра электрода

Диаметр электрода выбирают в зависимости  от толщины свариваемого металла, положения, в котором выполняется сварка, катета шва, а также вида соединения и формы кромок, подготовленных под сварку.

Толщина метала мм	1-2	3-5	4-10	12-24	30-60
Диаметер электрода мм	2-3	3-4	4-5	5-6	6-8

Однако  такое соотношение является примерным, так как на этот фактор накладывает  отпечаток размещение шва в пространстве и количество сварочных проходов. К примеру, при потолочном положении  шва не рекомендуют применять  электроды с диаметром более 4 м.

Сила тока выбирается в зависимости  от диаметра шва длины его рабочей  части, состава покрытия, положения  сварки и т.д. Чем больше сила тока, тем интенсивнее расплавляется  его рабочая часть и тем  выше производительность сварки. Но это  правило может приниматься с  некоторыми оговорками. При чрезмерном токе для выбранного диаметра электрода  происходит перегрев рабочей части, что чревато ухудшением качества шва, разбрызгиванием капель жидкого  металла и даже может привести к сквозным прогораниям деталей. При недостаточной силе тока дуга будет неустойчива, часто будет  обрываться, что может привести к  непроварам, не говоря уже о качестве шва. Чем больше диаметр электрода, тем меньше допустимая плотность  тока, так как ухудшаются условия  охлаждения сварочного шва.

Опытные сварщики силу тока определяют экспериментальным путем, ориентируясь на устойчивость горения дуги. Для  тех, кто еще не имеет достаточного опыта, разработаны следующие расчетные  формулы: Для наиболее распространенных диметров электрода (3 -6 мм)

I  = (20 + 6dэ )dэ

где Iсв — сила тока.

Для электродов диаметром менее 3 мм ток подбирают по формуле:

Icв = 30dэ

Для сварки потолочных швов сила тока должна быть на 10 - 20% меньше, чем при  нижнем положении шва.

Кроме того, на силу тока оказывает  полярность и вид тока. К примеру, при сварке постоянным током с  обратной полярностью катод и  анод меняются местами и глубина  провара увеличивается до 40%. Глубина  провара при сварке переменным током  на 15 - 20% меньше, чем при сварке постоянным током. Эти обстоятельства следует  учитывать при выборе режимов  сварки.

При выборе режимов сварки следует  учитывать и наличие скоса  свариваемых кромок. Все эти обстоятельства учтены и сведены в таблицах2 и 3. Особенности горения сварочной дуги на  постоянном и переменном токе различны. Дуга, представляющая собой газовый проводник, может отклоняться под воздействием магнитных полей, создаваемых в зоне сварки. Процесс отклонения сварочной дуги под действием магнитных полей называют магнитным дутьем, которое затрудняет сварку и стабилизацию горения дуги.

Таблица 2. Режим сварки стыковых соединений без скоса кромок

Характер шва	Диаметр электрода, мм	Ток, А	Толшина металла, мм	Зазор, мм
Односторонний	3	180	3	1,0
Двухсторонний	4	220	5	1,5
Двухсторонний	5	260	7-8	1,5-2,0
Двухсторонний	6	330	10	2,0

Примечание: максимальное значение тока должно уточняться по паспорту электродов.

Таблица 3. Режимы сварки стыковых соединений со скосом кромок

Диаметр электрода, мм			Ток, А	Толщина металла, мм	Зазор, мм	Число слоев креме подваренного и  декоративного
Первого	Последующего
4		5	180-260	10	1,5	2
4		5	180-260	12	2,0	3
4		5	180-260	14	2,5	4
4		5	180-260	16	3,0	5
5		6	220-320	18	3,5	6

Примечание: значение величины тока уточняется по паспортным данным электрода.

Особенно ярко выражено магнитное  дутье при сварке на источнике  постоянного тока. Магнитное дутье  ухудшает стабилизацию горения дуги и затрудняет процесс сварки. Для  уменьшения влияния магнитного дутья  применяют меры защиты, к которым  относят: сварку на короткой дуге, наклон электрода в сторону действия магнитного дутья, подвод сварочного тока к точке, максимально близкой  к дуге и т.д. Если полностью избавиться от действия магнитного дутья не удается, то меняют источник питания на переменный, при котором влияние магнитного дутья заметно снижается. Малоуглеродистые и низколегированные стали обычно варят на переменном токе.

Толщина металла 4мм следовательно  согласно таблице возмем электрод диаметром 3мм и согласно формуле подщота  сварочного тока. Последний следует  выставить на отметку в 114 ампер. Шов следует ложить односторонний.  

3.4 Выбор источника питания дуги.

Источники питания  электрической сварочной дуги разделяются  по следующим признакам:

1) по роду  тока — источники постоянного  тока (преобразователи, агрегаты  и выпрямители) и переменного  тока (сварочные трансформаторы) ;

2) по числу  одновременно подключаемых сварочных  постов — однопостовые и многопостовые;

3) по назначению  — источники для ручной сварки  открытой дугой, автоматической  и полуавтоматической сварки  под флюсом, сварки в защитных  газах, электрошлаковой сварки  и плазменной резки и источники  тока специального назначения (сварка  трехфазной дугой, многодуговая  сварка и пр.);

4) по принципу  действия и конструктивному выполнению:

сварочные трансформаторы с нормальным магнитным рассеянием и отдельным дросселем (реактивной катушкой) на отдельном или

общем сердечнике:сварочные  трансформаторы с искусственно увеличенным  магнитным рассеянием — с подвижным  магнитным шунтом и подвижными обмотками;

преобразователи — с независимой намагничивающей  и последовательной размагничивающей обмотками, с намагничивающей параллельной и размагничивающей последовательной обмотками, с расщепленными полюсами, с жесткой характеристикой, универсальные;

агрегаты  — генераторы с двигателями внутреннего  сгорания;

сварочные выпрямители  — с селеновыми вентилями, с кремниевыми  вентилями, многопостовые, однопостовые, с падающими или жесткими характеристиками, универсальные.