Способы дуговой сварки - Ручная дуговая сварка
Подробности- Подробности
- Опубликовано 25.05.2012 16:20
- Просмотров: 34606
Родина дуговой сварки - Россия. В 1886 г. Николай Николаевич Бенардос получил Российский патент на способ дуговой сварки, а в 1888 г. Николай Гаврилович Славянов разработал способ дуговой сварки плавящимся электродом с применением флюсов. Большинство современных способов сварки основаны на их идеях. В производстве металлоконструкций ручная дуговая сварка покрытыми электродами используется чаще других способов сварки. Это обусловлено ее очевидными преимуществами: достаточно высокими свойствами сварных соединений, возможностью применения в труднодоступных местах, простотой и надежностью оборудования, широким выбором типов сварочных электродов и, следовательно, большим диапазоном технологических возможностей.
ТЕХНОЛОГИЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ
Подготовку кромок под ручную дуговую сварку производят газовыми резаками или резанием с помощью ручного металлообрабатывающего инструмента. В стыковых соединениях допускается превышение кромок друг над другом: где 5 - их толщина. При сварке встык листов неодинаковой толщины на более толстой детали делают скос с одной или с обеих сторон листа (см. разд. 1.2, рис. 6). Листы толщиной до 6...8 мм можно сваривать встык с одной стороны, а до 12... 14 - с двух сторон без разделки кромок. При S > 15 мм обычно делают разделку кромок. Форма разделки должна обеспечить возможность свободного манипулирования электродом при возможно меньшем объеме шва. Сварка по разделке может также вестись с двух сторон. Это предпочтительнее, так как меньше будет наплавленного металла, меньше расход электродов, уменьшится тепловложение в деталь, меньше будут деформации. При зажигании дуги напряжение между электродом и свариваемым изделием должно быть 60 В, реже 70 В для электродов некоторых марок. Зажигание дуги осуществляют путем кратковременного прикосновения концом электрода к изделию. Существуют два основных способа зажигания: "клевком" и "чирком". Первый способ - электрод торцом ударяют в место сварки с небольшим усилием, отводят электрод либо вверх на высоту 4...5 мм, либо вбок и затем приподнимают его на эту высоту. Во втором случае торцом электрода чиркают по месту сварки так, чтобы в конце движения торец был над деталью. Второй способ зажигания используют на только что смененном электроде. Через некоторое время после зажигания дуги на торце электрода образуется козырек (рис. 68). При повторном зажигании электрода козырек нужно разрушить резким ударом торца электрода о свариваемую деталь. Если расстояние между торцом электрода и деталью в момент зажигания дуги будет больше 5...6 мм, то дуга может не возникнуть. В момент отрыва электрода источник питания должен обеспечить быстрый рост напряжения до 20...25 В, что необходимо для возбуждения дуги. После зажигания вести дугу нужно так, чтобы обеспечить проплавление кромок детали и получить требуемое количество наплавленного металла. Для этого нужно поддерживать длину дуги постоянной, равномерно по мере расплавления подавая электрод к изделию. Уменьшение длины дуги ухудшит формирование шва и может вызвать короткое замыкание электрода на деталь. Увеличение длины дуги приводит к уменьшению глубины провара, разбрызгиванию металла электрода, к увеличению растворения газов в металле шва, ухудшению его качества и усилению образования пор. При прямолинейном поступательном движении электрода шири на шва обычно следующая: где 4 - диаметр электродного стержня. Такие швы хороши при сварке корневого стыка в разделке или при сварке тонкого металла. Нормально сформированный шов обычно шире: Ш^Щ^^Г-. ' е = (3.;,5) d3. Это достигается перемещениями конца электрода поперек шва по различным траекториям (рис. 69). Рис. 69. Траектории движения конца электрода при сварке Швы длиной до 250 мм условно считают короткими, 250... 1000 мм средними и более 1000 мм - длинными. При ручной дуговой сварке 0подавляющее большинство швов короткие и средние. Короткие швы сваривают на проход, средние в случае опасности дет / 2 формаций сваривают от середины к краям или, так же как L L-250...1000 и длинные, обратноступенчатым способом (рис. 70). В последнем случае шов делят на участки и каждый из них сваривают последовательно в направлении, обратном общему направлению сварки, перекрывая каждым последующим участком начало предыдущего. Длину участков лучше выбирать такой, чтобы весь участок заваривался одним электродом (100...300 мм). Тогда переход от участка к участку совмещается со сменой электрода, что экономит время. Число проходов при сварке выбирают в зависимости от толщины кромок стыкового соединения или заданной величины катета шва углового соединения (табл. 10). Заполнение разделки при многопроходной сварке деталей большой толщины можно вести узкими валиками, если необходимо уменьшить тепловое воздействие на металл от каждого прохода, например при сварке коррозионно-стойких сталей. Если сталь не склонна к ухудшению свойств при перегреве, то заполнение разделки можно вести широк/pими слоями. Для уменьшения напряжений и деформаций детали заполнение разделки можно вести вразброс каскадным способом и горкой (рис. 71). При каскадном способе стык деталей разбивается на короткие участки и при окончании сварки на каждом последующем участке продолжают накладывать шов на еще не остывший, ранее наложенный слой предыдущего участка. Сварка горкой - разновидность каскадного способа. Ее ведут от середины стыка к краям; лучше, когда это делают два сварщика. Если в конце шва сразу оборвать дугу, то кратер сварочной ванны останется в шве в виде углубления. В нем при усадке металла во время его кристаллизации возникают трещины, раковины, рыхлоты. Поэтому при завершении шва нужно некоторое время не перемещать. Способы заполнения разделки при многопроходной сварке: а - на проход; б - каскадный; в - горкой; 1...4 - номера слоев; S - толщина детали электрод, а затем постепенно поднимать его до обрыва дуги. Так заваривается кратер. Режимом сварки называют основные характеристики сварочного процесса, обеспечивающие получение сварных швов заданных размеров, формы и качества. При ручной дуговой сварке - это диаметр электрода, сила сварочного тока, напряжение на дуге, скорость сварки, род и полярность тока. Это основные параметры режима. К числу дополнительных относят длину дуги, амплитуду, частоту и форму колебаний конца электрода. Определение режима сварки начинают с выбора диаметра электрода в зависимости от толщины свариваемого металла и вида соединения (табл. 11). При сварке угловых и тавровых соединений величина катета шва не может быть больше чем 8 мм за один проход, так как за счет силы тяжести металл стекает на полку, искажая форму шва. При этом возможно излишнее оплавление стенки, ее подрез. При необходимости больших катетов применяют многопроходную сварку. Первый проход выполняют обычно электродом меньшего диаметра, чем остальные проходы. Силу сварочного тока (А) выбирают в зависимости от диаметра (мм) электрода I = (20 + 6d3)d3, или по упрощенной формуле I = 40d3. Это ориентировочное значение силы тока, его корректируют в зависимости от свариваемого материала или особенностей соединения. Например, при сварке высоколегированных сталей для уменьшения перегрева металла силу тока уменьшают на 20...30 %. Минимальный ток должен обеспечивать нагрев и плавление торца электрода, максимальный ток не должен перегревать электрод по всей длине и вызывать осыпание покрытия. Изменение силы тока меняет глубину проплавления. При увеличении силы тока растет давление дуги, жидкий металл больше вытесняется из-под дуги, глубина проплавления увеличивается. Напряжение на дуге зависит от характеристик источника питания, материала электрода и изделия. Изменять его можно, меняя длину дуги. Обычно напряжение дуги составляет 20...30 В. Повышение напряжения дуги за счет увеличения ее длины приводит к снижению силы тока и глубины провара, увеличивает ширину шва. Скорость ручной дуговой сварки зависит от квалификации сварщика и обычно выбирается в диапазоне 4...8 м/ч. С увеличением скорости сварки снижаются глубина провара и ширина шва. Влияние скорости компенсируют увеличением силы тока. При сварке стальных деталей на постоянном токе нужно учитывать магнитное дутье (см. гл. 3), которое ухудшает формирование шва. Дуга выдувается из контура, образованного электродом, дета лью и токоподводом. Поэтому при сварке нужно подключать токоподвод в месте сварки, применять по возможности сварку на перемен ном токе, располагать электрод под углом к поверхности детали, близким к 90°, если это позволяют условия формирования шва. Сварку стыковых швов в нижнем положении ведут обычно с на клоном электрода вперед по направлению его перемещения под уг лом 15...30° к вертикали. Это обеспечивает равномерное покрытие жидкого металла слоем шлака и предотвращает, затекание шлака на нерасплавленный металл перед дугой. Наклон электрода углом на зад по направлению, обратному его перемещению, применяют, когда нужно увеличить глубину проплавления. Металл сварочной ванны при этом больше вытесняется из-под дуги ее давлением, что увеличивает проплавление. Однако это ухудшает формирование шва и его защиту. Основная трудность при сварке в нижнем положении - обеспечить равномерное проплавление с обратной стороны стыка. При недостаточном токе или увеличении длины дуги возникает непровар, чрезмерный ток вызывает прожог или провисание проплава. Поэтому в ответственных соединениях проваривают стык с обратной стороны шва или сваривают его на подкладке, устанавливаемой под кромки деталей. Это позволяет увеличивать силу тока, что повышает производительность. Подкладка может быть медной, медно-флюсовой (с канавкой, заполненной флюсом), керамической, стальной или из свариваемого материала - остающейся. Для угловых и тавровых швов лучшее положение при сварке - "в лодочку" (см. рис. 11). При сварке во всех пространственных положениях, отличных от нижнего, основная проблема - стекание жидкого металла и шлака под действием силы тяжести. Это искажает форму шва, ухудшает его защиту и, следовательно, качество. Силе тяжести противодействует сила давления дуги и сила поверхностного натяжения жидкого металла сварочной ванны. Поверхностное натяжение увеличивается почти по квадратичной зависимости с уменьшением площади поверхности сварочной ванны. Следовательно, уменьшить влияние силы тяжести можно, уменьшив сварочную ванну. Для этого при сварке в потолочном, вертикальном и горизонтальном положениях выбирают электроды диаметром меньше, чем для нижнего положения (< 4 мм). Лучше, если электрод будет обеспечивать меньшее количество расплавляемого в единицу времени металла, не более 10 г/(А-ч). Такой коэффициент расплавления имеют электроды ВИАМ-25, УОНИ-13. Сварку вертикальных швов выполняют при перемещении электрода снизу вверх или сверху вниз. Удобнее сваривать снизу вверх: дуга возбуждается в нижней точке стыка, после образования ванны металла электрод несколько поднимают и располагают углом вперед по отношению к шву. При этом затвердевший металл образует как бы полочку, на которой удерживаются капли электродного металла. При сварке сверху вниз дуга возбуждается в верхней точке шва. После образования сварочной ванны электрод наклоняют на угол 10... 15° в сторону наплавляемого металла. Сварку ведут возможно более короткой дугой с небольшими поперечными колебаниями. Горизонтальные швы сваривать труднее, чем вертикальные. Как правило, используют V-образную и К-образную разделку со скосом одной верхней кромки. Силу сварочного тока выбирают как можно меньшей. Труднее всего сваривать потолочные швы. Для облегчения условий переноса капель электродного металла сварку надо вести короткой дугой при силе тока на 20...25 % меньше, чем в нижнем положении. Пониженные режимы и неудобство работы резко снижают производительность сварки в потолочном положении, поэтому его следует по возможности избегать.
Комментарии
RSS лента комментариев этой записи