Газовая сварка

В этом случае в металле шва содержания никеля будет не менее 31% и металл шва получит аустенитную структуру. Электроды пригодны для сварки во всех пространственных положениях. Широко используется для сварки теплоустойчивых легированных сталей покрытые электроды серией СЛ/СНИИТ маш, легированные стали, например СЛ-14, СЛ-30 и др./ сварку теплоустойчивых легированных сталей покрытыми электродами производят на тех же режимах, что и сварку низколегированных конструкционных. При сварке необходимо полностью проверить корень шва, для чего первый слой выполняют электродам, Ш2-3мм. Большая часть электродов требует сварки на постоянном токе обратной полярности.

Техника сварки теплоустойчивых сталей аналогична технике сварки низкоуглеродных  сталей. Многослойную сварку выполняют  каскадным способом без охлаждения каждого выполненного слоя шва.

 

2.2 Электроды

 

 

Электродом  для дуговой сварки называют стержень, предназначенный для подвода  тока к сварочной дуге. Для ручной луговой сварки электроды представялют собой стержень круглого сечения различной длины и диаметра.

Электроды подразделяют на плавящие(из стали , чугуна, алюминия и меди) и неплавящие. Плавящие электроды  служат и присадочным материалом.

Покрытый электрод представляет собой определенных размеров стальной стержень, на поверхность которого опрессовкой нанесено специальное покрытие.

Электродные покрытия создают при сварке защиту от кислорода  и азота воздуха расплавленного металла в процессе переноса его  и в самой сварочной ванне, а также стабилизирует горение дуги, очищают металл сварочной ванны от вредных примесей и легируют металл шва для улучшения его свойств:

Классификация покрытых электродов (ГОСТ 9466-75) подразделяется по назначению:

- для сварки  углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву до 600 МПа, обозначается Х;

- для сварки легированных сталей с временным сопротивлением разрыву выше 600МПа-Л;

- для сварки  легированных теплоустойчивых сталей – Т;

- для сварки  высоколегированных сталей с  особыми свойствами – В;

- для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами – Н.

По толщине  покрытия в зависимости от отношения  Д электрода к d стального стержня:

- с тонким  покрытием (D/d < 1,2) – М;

- cо средним покрытием (1,2 < D/d < 1,45} - С;

- с толстым  покрытием (1,45 < D/d < 1,8) - Д;

- с особо  толстым покрытием (D/d 1 > 1,8) –  Г.

По видам  покрытия:

- с кислым (А);

- рутиловым (Р);

- целлюлозным  (С);

- с основным (Б);

- смешанным (двойное обозначение);

- с прочим (П).

Кислые покрытия (АНО-2- Академия наук , институт электросварки им. Е.О. Патона, общего назначения модель марка 2; СМ5- сталь, модель -5). Состоит из оксидов железа и марганца, кремнезема, ферромарганца.

Рутиловые покрытия (МР-3, МР-4- монтажные рутиловые модели3;4, АНО-3, АНО-4, ОЗС-3, ОЗС-4, ОЗС-6- опытный  завод по производству покрытых электродов, модели 3,4,6 имеют в своем составе преобладающее количество рутила. Рутиловые покрытия при сварке менее вредны для дыхательных органов сварщика, чем другие, шлак на шве образуется тонкий и быстрозатвердевающий, поэтому рутиловыми электродами можно выполнять швы в любом положении.

Целлюлозные покрытия (ВСЦ-1, ВСЦ-2- Всесоюзный Научно-Исследовательский  институт строительства трубопроводов  для сварки с целлюлозой модели 1,2, ОЗЦ-1-1опытный завод с целлюлозой , модель 1 и др.) состоят из целлюлозы, органической смолы , ферросплавов.

Основные покрытия не содержат оксида железа и марганца. Металл шва выполненный электродами  с основным покрытием, обладает относительно большой ударной вязкостью, меньшей  склонностью к старению и образованию трещин. Этими электродами сваривают особо ответственные изделия из низкоуглеродистой и легированной стали.

По качеству, т.е. прочности изготовления, состояния  поверхности покрытия, выполненного данными электродами металла шва и по содержанию серы и фосфора в направленном металле электроды делятся на группы 1,2,3.

По допустимым пространственным положениям сварки или наплавки электроды  подразделяют на четыре вида: дли всех положений — индекс 1; для всех положений, кроме вертикального сверху вниз, — индекс 2; для нижнего, горизонтального иа вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх — индекс 3; для нижнего и нижнего в лодочку — индекс 4.

По роду полярности применяемого при сварке или наплавки тока, а так же по номинальному напряжению холостого хода используемого источника питания сварочной дуги переменного тока электрода обозначают с номера 0 до 9(ГОСТ 9466-75). В обозначении типа электрода входят буквы  Э(электрод) и цифра, показывающая минимальное временное сопротивление разрыва металла шва или направленного металла или сварного соединения в 10 Па. Буква А после цифрового обозначения электродом 742 А, 746А, 750 А указывает на повышенные пластичность и вязкость металла шва. Каждый тип включает несколько марок электродов. Например, к электродам типа Э46 относятся марки электродов: АНО-3, АНО-4, МР-3, ОЗС-4, ОЗС-6.

Выбор типа и  марки электрода зависит от марки  свариваемой стали, толщины листа, жесткости изделия, температуры  окружающего воздуха при сварке, условий эксплуатации сварного изделия.

Неплавящиеся электродные стержни изготавливают из чистого вольфрама, из вольфрама с присадками оксидов тория, лантана или иттрия, электротехнического угля и прессованного графита.

При сварке вольфрамовым электродом на постоянном токе применяют  прямую полярность.

Для электродов применяют стержни следующих  марок: ЭВЧ – электродный вольфрам чистый; ЭВП-10 и ЭВП-20-электрод вольфрамовый с присадкой 1-2% оксида лантана; ЭВТ-15 электрод вольфрамовый с оксидом  тория, ЭВИ-30- электрод вольфрамовый с 1.5-2% оксида иттрия.

Присадка к  вольфраму способствует устойчивому  горению дуги, а также позволяют  увеличивать плотность тока на электроде. Для уменьшения окисления вольфрамового  электрода и защиты сварочной  ванны сварка производится в инертном газе. Диаметр вольфрамового электрода составляет 2-10мм в зависимости от силы сварочного шва.

 

 

ТЕХНОЛОГИЯ

 

3.1 Подготовка  металла под сварку заключается  в правке, очистке, разлитке,  резке  и сборке. Правкой устраняют деформацию  прокатной стали. Листовой и  сортовой металл правят в холодном состоянии листоправильных и углоправильных вальцах и прессах. Сильно деформированный металл правят в горячем состоянии. Перенос размеров деталей в натуральную величину с чертежа на металл называют разлиткой. При этом используют инструмент рулетку, линейку, угольник. При разметке заготовок учитывается укорачивание их в процессе сварки конструкции. Поэтому предусматривается припуск из расчета 1 мм на каждый поперечный стык и 0,1 - 0,2 мм на погонный метр продольного шва.

При подготовке деталей к сварке применяют преимущественно термическую резку. Механическую резку целесообразно применять при заготовке однотипных деталей, главным образом с прямоугольным сечением.

Часто кислородную резку, особенно машинную, сочетают со снятием  угла скоса кромок. После термической резки иногда проводят механическую обработку по бокам для удаления металла.

Сборка   деталей   под   сварку-    это трудоемкость составляющая  около  30%  от  общей  трудоемкости  изготовления изделия. Она зависит от ряда условий (серийность производства, типа  изделия и.т.д.).

Для уменьшения времени сборки, а так  же  для  повышения  ее точности, применяют различные приспособления.

Приспособления  могут  быть  предназначены  только  для  сборки деталей  под  сварку,  или  только   для  сварки уже   собранного   изделия (например, для выполнения швов в изделии только  в нижнем  положении)  или используются комбинированные сборочно-сварочные приспособления. Изделия чаще собирают  на  сварочных  прихватках.  Сварочные прихватки  представляют  собой  неполноценные  короткие  швы  с   поперечным сечением до 1/3 сечения полного шва. Длина прихватки от 20 до 100  мм  в  зависимости  от  толщины свариваемых листов и длины шва, расстояние между прихватками  в  зависимост от условий иногда достигает 1 метр.

Прихватки   придают   изделию   жесткость   и   препятствуют перемещению деталей, что может привести  к  трещинам  в  прихватках  при  их охлаждении.

Чем  больше  толщина   свариваемых   листов,   тем   больше, растягивается усадочная сила в прихватках и больше  возможность  образования трещин. Поэтому сборку на сварочных прихватках применяют для конструкций  из листов небольшой толщины (до 6-8 мм) и труб.

При значительной толщине листов  необходимо  обеспечить  податливость деталей, и сборку изделия выполняют на механических приспособлениях.

 

 

 

 

3.2 Зажигание

 

 

Зажигание дуги  между  покрытым  электродом  и свариваемым изделием выполняют  в  два  приема:  коротким  замыканием  конца электрода  с  изделием  и  отрывом  электрода  от  поверхности  изделия   на расстояние, равно примерно диаметру покрытого электрода.

Существует 2 способа  зажигания дуги покрытыми электродами:

- впритык со  скольжением;

- чирканьем.

По первому способу  зажигания дуги,  металл  нагревается  в  точке  короткого замыкания, по второму в нескольких точках,  в  результате  скольжения  торца электрода  по  поверхности  свариваемого  изделия.  Используют  оба  способа зажигания дуги,  причем  первый  чаще  применяется  при  сварке  в  узких  и неудобных местах.

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

Сварщик должен подавать электрод в дугу со  скоростью  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 ее устойчивое  горение,  глубину  проплавления основного металла, повышает  потери  на  угар  и  разбрызгивание  электрода, вызывает  образование  шва  с  неровной  поверхностью  и  усиливает  вредное воздействие окружающей среды и атмосферы на расплавленный металл.

 

3.3

 

 

Швы по длине  и сечению выполняют на проход  и  обратно ступенчатым способом. Сущность способа сварки на проход заключается  в  том, что шов выполняется до  конца  в  одном  направлении.  Обратно-  ступенчатый способ состоит в том, что длинный предполагаемый к исполнению шов  делят  на сравнительно короткие ступени.

По  способу  заполнения  швов  по   сечению   различают однопроходные, однослойные швы, многопроходные и  многослойные.  Если  число слоев равно числу проходов дугой, то такой шов называют многослойным.

Многослойные швы чаще  применяют  в  стыковых  соединениях, многопроходные-  в угловых и тавровых.  Для более равномерного  нагрева металла шва по всей его длине выполняют двойным слоем, секциями, каскадом  и блоками,   причем   в   основу   всех   этих   способов   положен    принцип обратноступенчатой сварки.

Заполнение  многослойного шва для сварки секциями и каскадом производится по всей свариваемой толщине на определенной длине ступени. Длина ступени подбирается такой, чтобы металл шва имел температуру не более 200С, в процессе выполнения шва по всей толщине. В этом случае металл обладает высокой пластичностью и трещин не образуется . Длина ступени при сварке секциями и каскадом равна 20-40 мм. При сварке блоками многослойный шов сваривают отдельными ступенями, промежутки между ними заполняют по всей толщине слоями. При соединении деталей из закаливающихся при сварке сталей рекомендуется применять сварку блоками, из незакаливающихся сталей - лучше сварку каскадом.

При сварке блоками каждый участок(примерно 1 м) желательно выполнять  отдельным сварщиком. Направление  слоев на участке желательно менять. Такое одновременное выполнение многопроходного шва по длине и сечению обеспечивает наиболее равномерное распределение температур, что значительно уменьшает общие остаточные деформации свариваемого изделия.

В конце шва  нельзя  сразу  обрывать  дугу  и оставлять на поверхности металла шва кратер. Кратер может  вызвать  появлений  трещины  в  шве  в следствии 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  кратер  в  сторону   недопустим   ввиду   возможности образования трещин.

Не рекомендуется заваривать кратер за несколько обрывов  и зажиганий дуги ввиду образований оксидных загрязнений металла.