авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 7 |

«Б. Д. Малышев, В. И. Мельник, И. Г. Гетия РУЧНАЯ ДУГОВАЯ СВАРКА Допущено Государственным комитетом СССР по народному образованию в качестве ...»

-- [ Страница 4 ] --

Сварка титана и его сплавов затруднена вследст­ вие активного его соединения с кислородом и азотом воздуха, в результате чего сварной шов получается низкого качества. Д л я качественной сварки необхо­ димо, чтобы в основном и присадочном металле бы­ ло не более 0,15 % кислорода, 0,04 % азота, 0,01 % водорода и 0,1 % углерода. При этом зона сварки должна быть надежно защищена от вредного воз 1 0 -5 4 8 11.3. Назначение проволок некоторых марок для сварки меди н сплавов на медной основе Марка проволоки Назначение M l, БрКМцЗ-1;

Изготовление покрытых электродов БрОЦ 4-3 Для сварки меди М НЖ 5-1 И зготовление покрытых электродов для сварки медно-никелевых сплавов и медно-никелевого сплава с латунью и бронзой БрАЖ М цЮ -3-1,5 И зготовление покрытых электродов для сварки алю миниево-железной бронзы М Н Ж К Т 5-1-0,2-0,2 Д ля ручной сварки в защитном газе медно-никелевого сплава, меди с бронзой, латунью и сталью, медно­ никелевого сплава с бронзой, л а ­ тунью и сталью и для наплавки на сталь Д ля ручной сварки в защитных га­ БрОФ б,5-0, зах оловянных бронз БрН Ц Р;

БрХНТ;

Д ля аргонодуговой сварки бронз БрХ 0,7;

БрНЦрТ Д ля сварки латуни, пайки меди и ме­ Л К Б062-02-0.04-0,5;

ди с латунью Л М ц58-2;

Л Ж М ц59-1- действия воздуха. В связи с этим из всех способов ручной дуговой сварки для титана и его сплавов применяют сварку в аргоне неплавящимся вольфра 11.4. Состав электродных покрытий для сварки меди (содерж ан ие в %) Марка электрода Компоненты зт к-юо 17, М арганцевая руда — 10 Плавиковый шпат — П олевой шпат — Графит серебристый 8 Ферросилиций — 5б Ф ерромарганец (низкоуглеродистый) 2, — Алюминий (порошок) 20 5 5 -6 Ж идкое стекло, % массы сухой см е­ си П р и м е ч а н и я : 1. Толщина покрытия электродов ЗТ 0,6— 0.9 мм, К-ЮО — 0,4 мм. 2. Электроды высушивают 3— 4 ч при 20—30 °С, затем 1,5— 2 ч прокаливают при 250— 300 °С, 11.5. Характеристика электродов для сварки меди и ее сплавов Режим прокалки Коэффици­ ент на­ Полохени ’ Марка электродов Материал стержня Ток и полярность плавки, температу­ сварки время, Ч/(А'Ч) р а, иС МИН 14 250 «К ом сом олец-100» М едная проволока эл ек ­ Постоянный на Н иж нее тротехническая (ГОСГ электроде ( + ) 2112— 79*) 150— 12 П роволока М НЖ 5-1 То ж е М Н-5 — (ГОСТ 492—7 3 т j 16,5 150— 2 » оО П роволока М Н Ж КТ-5 А Н М ц /Л К З-А Б * 1-0.2-0,2 (ГОСТ 492— 73*) 370 АНЦ/ОЗМ -2 М едная проволока элек­ Н иж нее и на­ 17, * (ТУ 14-168-26-79) тротехническая (ГОСТ клонное 2112— 79*) 16,5 1 5 0 - 20г’.

Стерж ни из БрКМ.ц-3-l ЗТ Постоянный на То ж е электроде ( + ) 13,5 180 Стержни из БрОФ 6,5- То ж е О ЗБ- 0, М М З-2 Стержни из БрКМцЗ-1 Постоянный на 150— электроде ( + ) и переменный мовым электродом с присадочной проволокой или без нее.

Никель и его сплавы при сварке склонны к обра­ зованию кристаллизационных грещин и пор. Д л я предупреждения этих дефектов применяют электро­ ды с основным покрытием марок Н-10, Н-37, Про­ гресс-50 и др. Широко используют ручную аргоноду говую сварку никеля неплавящимися вольфрамовы­ ми электродами.

Чугун, содержащий обычно более 2 % углерода и другие примеси, относится к плохо сваривающим :я металлам. Различают «горячую» (с подогревом) и «холодную» сварку чугуна. При «горячей» сварке ис­ пользуют чугунные стержни с покрытием, при холод­ ной сварке — электроды со стержнями из железони кельмедного сплава, медную проволоку и др. В ка­ честве покрытия для электродов со стержнями из никелевых сплавов используют мрамор или мел, гра­ фит, углекислый калий и другие компоненты, заме­ шанные на жидком стекле. В покрытие электродов ЦЧ-4 вводят 70 % феррованадия, что обеспечивает образование в шве мелкодисперсного карбида вана­ дия, в результате чего структура шва получается ферритной и шов хорошо обрабатывается.

11.2. Неплавящиеся электроды Неплавящиеся электроды применяют главным образом для сварки в защитном газе и плазменной сварки и резки. Неплавящимися электродами слу­ жат вольфрамовая проволока — прутки. Вольфрам — тугоплавкий металл, температура его плавления до­ стигает 4500 °С, поэтому при сварке его расход незна­ чителен. Применение вольфрамовых электродов позволяет осуществлять аргонодуговую сварку раз­ личных высоколегированных сталей и цветных ме­ таллов без присадочного или с присадочным мате­ риалом, обеспечивая при этом хорошую защиту зоны сварки инертным газом. ГОСТ 23949—80 преду-.

сматривает несколько марок вольфрамовых электро­ дов:

ЭВЧ, которые изготовляют из вольфрама без ле­ гирующих примесей и поставляют в виде прутков длиной 77, 150, 200 и 300 мм при диаметре 1— 10 мм и в мотках при диаметре проволоки 0,5 мм;

лантанированные ЭВЛ с присадкой 1— 1,4 % ок­ сида лантана — выпускают только в прутках. Они улучшают стабильность горения дуги и уменьшают расход электродов при сварке;

итерированные ЭВИ-1 с присадкой 1,5—2,3 % ок­ сида иттрия обеспечивают более легкое зажигание дуги и малый расход электродного металла. Вольф­ рамовые электроды применяют также для плазмен­ ной резки, когда плазмообразующий газ не содер­ жит кислорода. В качестве материала для электродов, работающих в кислородсодержащих средах, ис­ пользуют гафний и цирконий. Хотя теплофизические свойства этих материалов значительно ниже чем у вольфрама (теплопроводность и температура плав­ ления), они менее подвержены окислению в кисло­ родсодержащих средах. Д л я улучшения теплоотвода и повышения термической стойкости при высокой температуре электроды из гафния или циркония за­ ключают в специальные медные державки, укреп­ ленные в плазмотронах. Кроме вольфрама, гафния и циркония неплавящимися электродами служат угольные и графитизированные стержни, применяе­ мые для воздушно-дуговой резки стали и сварки меди.

Угольные электроды изготовляют путем прессо­ вания и последующей термической обработки уголь­ ного порошка. Их изготовляют в виде стержней круг­ лого и прямоугольного сечения. Д л я воздушно-дуго­ вой резки изготовляют стержни круглого сечения марки ВДК, диаметром 6, 8, 10, 12 мм и длиной 300 мм, а также плоские стержни марки ВДП, сече­ нием 5 x 1 2 и 5X 18 мм и длиной 350 мм. Д ля сварки изготовляют круглые стержни диаметром 4— 18 мм и длиной 250 мм. Д л я улучшения теплофизических свойств и большей стойкости угольные стержни под­ вергают графитизации путем термической обработки при температуре 2600 °С. Графитизация уменьшает омическое сопротивление электродов в 4 раза, поэто­ му они меньше нагреваются, меньше окисляются (сгорают) и применяются при токе большей величи­ ны. Д л я этой же цели применяют омеднение поверх­ ности электродов. При эксплуатации неплавящихся электродов следует придерживаться технологических Н правил, обеспечивающих качественное выполнение сварки или резки, а также меньший износ электрода в процессе работы. В частности, при сварке алюми­ ния и его сплавов вольфрамовым электродом необ­ ходимо применять переменный ток и электроды ЭВЛ или ЭВИ. Сварка и резка угольным электро­ дом, а также плазменная резка возможны только по­ стоянным током прямой полярности. Сварка цветных металлов (кроме алюминия) вольфрамовым электро­ дом должна выполняться постоянным током прямой полярности. Необходимо ткаже выполнять техноло­ гические рекомендации по заточке конца электрода и его закреплению.

11.3. Защитные газы для сварки.

Защитные пасты и флюсы Д л я газовой защиты расплавляемого при сварке металла применяют инертные газы (аргон, гелий), не вступающие в реакцию с металлом, и активные газы (углекислый газ, азот, водород), защищающие рас­ плавленный металл от воздуха, но вступающие в ре­ акцию с металлом.

Инертные газы обеспечивают хорошую защиту свариваемого металла от воздуха и используются для сварки высоколегированных нержавеющих ста­ лей и цветных металлов. Наиболее широко применя­ ются аргон и в меньшей степени гелий как более до­ рогой. Углекислый газ хорошо защищает от воздуха расплавляемую при сварке низкоуглеродист} ю, низ­ колегированную и легированную стали некоторых марок, но он вступает во взаимодействие с расплав­ ленным металлом. При сварке используют также смеси, содержащие 75—85 % С 0 2 и 25— 15 % 0 2, и двойные смеси, состоящие из 25—50 % С 0 2 и 75— 50 % Аг, а также тройные смеси, состоящие из 75 % Аг, 20 % С 0 2 и 5 % 0 2.

Азот используют для сварки меди и се сплавов, так как он не реагирует с медью и хорошо защищает металл от воздуха.

Водород используют в смеси с аргоном для свар­ ки никеля в целях лучшего очищения наплавленного металла от кислорода. Смеси газов улучшают тех­ нологические характеристики процесса сварки. До бавление в СОг 15—25 % кислорода усиливает окис­ ление водорода, попадающего в шов из ржавчины, влаги и жировых загрязнений, и повышает стойкость металла шва к образованию пор и трещин. При свар­ ке в смеси Аг + С 0 2 и Аг + 0 2 + С 0 2 происходит мень­ шее окисление элементов металла, чем в чистом COj.

Применяемые для сварки газы хранят, транспор­ тируют и используют в стальных баллонах, в кото­ рых они находятся под давлением 15 МПа. Балло­ н ы — это стальные цилиндрические сосуды с днищем и горловиной, в которой сделано конусное отверстие с резьбой, куда ввертывается вентиль. Вентиль з а ­ крывают металлическим колпаком на резьбе, пре­ дохраняющим вентиль от повреждения при транспор­ тировке. Наиболее распространены баллоны объемом 0,04 м3. При давлении газа 15 МПа баллон вмещает примерно 6 м3 газа. Исключением являются сжижен­ ные или растворенные газы: углекислый газ, ацети­ лен, пропан-бутан. Углекислый газ заполняют и транспортируют в баллонах в жидком состоянии под давлением 5—б МПа;

летом в баллон объемом 0,04 м3 заливают 0,025 м3 жидкой углекислоты, а зи­ мой 0,03 м3. При испарении в процессе работы из это­ го количества жидкого С 0 2 получается соответствен­ но 12,6 и 15,12 м3 газа. При газификации углекисло­ ты, поставляемой в баллонах, между баллоном и редуктором устанавливают подогреватель, предохра­ няющий от образования пробок из твердого С 0 2.

Согласно требованиям ГОСТа, баллоны для газа в целях быстрого опознания их содержимого и для ^ предотвращения коррозии окрашиваются в разные цвета и имеют надписи. Кислородный баллон окра­ шивают в голубой цвет, ацетиленовый — в белый, баллоны для углекислого газа, азота и воздуха — в черный цвет с соответствующей надписью желтой краской, для аргона — в серый цвет с зеленой над­ писью, для гелия — в коричневый цвет с белой над­ писью, для водорода — в темно-зеленый цвет с крас­ ной надписью.

Д л я разделительной и поверхностной резки ис­ пользуют следующие газы: для кислородной — кис­ лород, ацетилен, пропан-бутан или пары керосина, для воздушно-дуговой — воздух, для плазменной — аргон, азот, кислород, воздух. При эксплуатации 1Л баллонов со сжатыми или сжиженными газами необ­ ходимо соблюдать установленные правила безопас­ ности: транспортировать их можно только в специ атьно оборудованных машинах, при этом не допу­ скается совместная перевозка на одной машине бал­ лонов с кислородом и с горючими газами и жидкостями;

хранить баллоны следует раздельно;

при перевозке и передвижении по строительной пло­ щадке не допускаются удары по баллонам, так как это может вызвать их взрыв;

при отборе газа необ­ ходимо оставлять в баллоне давление газа не менее 0,05 МПа;

не допускается загрязнение маслом или другими жиросодержащими веществами кислород­ ных баллонов, их вентилей и другой кислородной аппаратуры, так как кислород, соединяясь с масля­ ными веществами, может вызвать возгорание и взрыв.

При ручной дуговой сварке угольным и вольфра­ мовым электродами применяют флюсы-пасты. Д л я сварки меди имеется значительное количество соста­ вов таких флюсов (табл. 11.6).

11.6. Состав флюсов для сварки меди и ее сплавов угольным электродом, % Составы Компоненты 1 4 2 3 _ 94 96 68 50 Бура безводная 6 4 --- — — Магний металлический — Кислый фосфорно-кнс- — — — лый натрий — _ _ _.

15 Кремниевая кислота — — П оваренная соль — — — 2 Древесный уголь — — — — 10 Борная кислота При сварке меди толщиной 2— 6 мм вольфрамо­ вым электродом в аргоне применяют активирующую флюс-пасту АН-М15. Для сварки титана вольфра­ мовым электродом в аргоне применяют флюсы АНТ-17А;

для сварки низколегированных сплавов титана с присадочной проволокой — АНТ-23А и для сварки средне- и высоколегированных сплавов с при­ садочной проволокой — ФАН-1.

При сварке алюминия и его сплавов угольным или графитизированны » электродом используют i флюс-пасту АФ-4А, содержащую NaCl 28 %, КС 50 %;

LiCl 14 % и NaF 8 %• Эта смесь разводится во­ дой и после нанесения на электрод и металл просу­ шивается;

хранить ее в разведенном состоянии мож­ но не более 8— 10 ч.

Контрольные вопросы 1 К а к воздействуют на процесс сварки алюминия покрытые элект роды 2 Д л я чего применяются электроды К -100?

3 Следует ли использовать покрытые электроды д л я сварки титана?

4 К акие электроды следует применять для горячей сварки ч угун а?

5 К акие марки вольф рам овы х элект родов вы знаете? П оче­ му ра сх о д вольф рам овы х электродов незначителен?

6 К акие защитные газы употребляют д гя сварки?

7. К акие прави ла безопасности следует соблюдать при ис­ пользован ии баллонов с газам и?

ГЛ А ВА 12. ПОСТЫ Д Л Я РУЧНОЙ ДУ ГО ВО Й СВАРКИ 12.1. Сварочный пост для ручной дуговой сварки плавящимся электродом Специально оборудованное рабочее место для сварки называют сварочным постом.

Сварочный пост (рис. 12.1) состоит из сварочного аппарата — источника питания дуги электрическим током, пусковой аппаратуры, комплекта сварочных проводов, электрододержателя и самого рабочего места, на котором работает сварщик. При постоян­ ном расположении сварочный пост называют стаци­ онарным, при переменном — передвижным Стационарные сварочные посты размещают в це­ хах для изготовления сварных строительных конст­ рукций. К посту подают собранную под сварку ко i струкцию, и при выполнении нескольких сварных швов сварщик передвигается и его рабочее место ме­ няется от шва к шву, а источник питания током и пусковая аппаратура остаются на месте. Передвиже­ ние сварщика может быть в пределах длины свароч­ ного кабеля — не более 30—40 м;

при большей дли J Рис. 12.1. Сварочный пост для ручной дуговой сварки / —источник питания;

2 — пуско­ вой аппарат;

3 — срарочные прово­ д а, 4 — электрододерж атель;

5 — рабочее место сварщ ика (сваривае­ м ая деталь) Рис 12.3. Передвижной сварочный пост (машинный зал) Рис, 12.2. Кабина для стационар* / — сварочные аппараты;

2 — пус­ ного сварочного поста ковые аппараты, 3 — печь для про­ калки электродов, 4 — инструмен­ / — стол, 2 — стул. 3 — сварочный аппарат, 4 — пусковой аппарат тальный шкаф не растет падение напряжения в сварочной цепи, что препятствует нормальному процессу сварки.

При сварке небольших изделий сварочный пост оборудуют в кабине (рис. 12.2) размерами в плане 2X1,5;

2X2;

2X 3 м и высотой не менее 2 м, которую изготавливают из любых несгораемых материалоз (тонкие стальные листы, асбестоцементные плиты и т. п.). Вход в кабину делают в виде штор из бре­ зента с огнестойкой пропиткой, а пол — из огнестой­ ких материалов. Между стенками кабины и попои должен быть зазор не менее 50 мм для вентиляции.

В кабине устанавливают металлический сварочный стол высотой 0,5—0,6 м для работы сидя или 0,9 м для работы сюя. Вместо стала может быть установ­ лен кантователь или другое механическое оборудова­ ние, облегчающее поворот изделия для удобства сварки швов. К столу прикрепляют «карманы» для электродов и огарков или устанавливают металличе­ ские ящики около кантователя. Д л я работы сидя ставят стул с подъемным сиденьем. Сварочный аппа­ рат и пусковую аппаратуру, как правило, устанав­ ливают в кабине, однако они могут быть вынесены за ее пределы. В этом случае сварочные аппараты располагают на растоянии не более 15 м от кабины или места сварки в свободных от конструкций про­ межутках между колоннами по продольной оси цеха.

Кабину, как правило, оборудуют вентиляцией и кон­ сольным краном для подачи изделий под4 сварку.

Питание постов сварочным током может быть цент­ рализованным. В цехе устраивают центральный ма­ шинный зал, оснащенный мощными сварочными ап­ паратами, от которых проводят медные шины вдоль колонн для подачи сварочного тока к 20—30 постам.

Посты оборудуют распределительной пусковой аппа­ ратурой, подсоединяемой4 к шине, и балластным ре­ остатом для регулирования сварочного тока.

Передвижные сварочные посты применяют при строительстве различных зданий и сооружений не­ посредственно на строительной площадке. Эти посты размещают в передвижных машинных залах (рис, 12.3), изготовленных из стального каркаса, обшитогэ тонким листовым железом. В зале расмещают 1— сварочных аппарата, пусковую аппаратуру, печь для прокалки электродов, шкаф для инструмента и сва­ рочного кабеля. Передвижные машинные залы име­ ют внизу полозья для перемещения на короткое рас­ стояние волоком, а в верхних углах — приваренные проушины для зацепления стропами и перемещения по высоте краном или погрузки на машины и вагоны.

Д л я выполнения сварочных работ на небольших объектах допускается размещение передвижных по­ стов непосредственно на строительной площадке, но обязательно под навесом и недалеко от мест сварки;

при размещении их на высоте более 2 м площадки должны быть оборудованы ограждениями и лестни­ цами.

12.2. Оборудование сварочных постов Основным оборудованием сварочного поста явля­ ются источники питания. Наиболее распространены источники питания переменного тока — сварочные трансформаторы. Обычно применяют трансформато­ ры типа ТД и ТДМ. Д л я ответственных и сложных сварочных работ посты укомплектовываются источ­ никами постоянного тока — преобразователями ПД 502, или ПСО, а также однопостовыми выпрямителя­ ми ВД-401, ВД-501 и др.

В условиях цеха или на крупных металлоемких объектах может быть использован многопостовый легочник питания — проебразователь ПСМ-iGOl, вы­ прямитель ВДМ -lOGl и др. В этом слчае пост обо­ рудуют балластным реостатом РБ-300 или РБ-500, подсоединяемым к сварочной шине (или проводу), идущей от многопостового источника.

Д л я включения постового источника питания в си­ ловую электрическую сеть применяют пусковую и з а ­ щитную электроаппаратуру на напряжение до 1000 В.

К ней относятся рубильники закрытого типа и плав­ кие предохранители или автоматические выключате­ ли. Кроме того, используют контакторы —.аппараты дистанционного правления сварочным током — и кнопки управления, необходимые для включения и выключения контакторов.

Основным рабочим инструментом электросварщи­ ка является электрододержатель, служащий для удержания электрода, подвода к нему сварочного тока и манипулирования электродом в процессе свар­ ки Согласно действующему ГОСТ 14651—78*, элек трододержатели должны соответствовать показате­ лям, приведенным в табл. 12.1, и обеспечивать смену электрода в течение не более 4 с. Кроме того, за ­ крепление электрода в электрододержателе должно быть не менее чем в двух положениях: перпендику­ лярном и под углом.

Н а рис 12 4 показаны схемы электрододержате лей пассатижного, винтового, рычажного и защелоч* ного типов. Рукоятки электрододержателей и поверх Рис. 12.4. Электрододержатели а — пяссатижяого типа;

б— винтового типа;

е — рычажного типа;

г — защелочного типа Рис. 12.5. Электрододержатель ЭД пассатижиого типа / — защитный колпачок;

2— пружина;

3 — подвижной ры­ чаг;

4 — верхняя губка;

5 — теплоизоляционная защ ита;

6 — ниж ьяя гбка, 7 — конус с резьбовой втулкой ности их деталей изолированы электро- и теплоизо ляционными материалами. Наиболее распространены электрододержатели пассатижиого типа (рис. 12.5).

Пружина, помещенная в защитном колпачке, прижи­ мает подвижный рычаг, к которому прикреплены верхние губки. Нижние губки являются продолжени­ ем основной токоведущей части электрододержателя, соединенной со сварочным проводом с помощью ко­ нуса с резьбовой конусной втулкой. Раскрытие губок для смены электрода осуществляется нажатием на рычаг. Губки имеют канавки для закрепления элект­ рода в двух положениях.

Д л я ручной дуговой сварки при изготовлении и l'j?

!2Л. Основные п о к а-^ел а электр од «держателей ЭД- эд- п ЭД 1 ЭД-23 ЭД-25 Ч Д -)' Показатель 400 200 250 Сварочный ток, А Максимальный сва­ рочный ток, А, не б о ­ лее, при 315 160 ПВ = 100 % 250 160 П В =35 % 5— 8 6— 4— 1 6— 3 2, 5 - 4 3 - Диаметр электрода, мм Сечения однож иль­ ных медных свароч­ ных проводов, при крепляечык к элект рододерж ателям, мм2, при 70 35 50 ПВ = 100 % 25 35 35 П В =30 % 0,6 0,4 0,7 0,4 5 0, 0,3 М асса, кг, не более монтаже конструкций используют несколько марок электрододержателей, удовлетворяющих требовани­ ям ГОСТ 14651—78*, на определенный номинальный ток.

Электроде де р w ai ели Номинальный Пассатижные Э Д -310 3............................ •........................................................ Э Д -500 2.......................................................................................... Э П - 3...................................................................................................... Защ елочные ЭУ-300 (луч)............................................................................... ЭУ-500.......................................................................................... В электродах серии ЭУ электрод может быть за­ креплен в трех положениях, удобных для сварки. Эти электрододержатели не имеют выступающих частей и удобны для работы в труднодоступных местах.

В процессе работы сварщик пользуется инструмен­ тами для зачистки кромок от ржавчины и других з а ­ грязнений, а также для вырубки дефектов и зачистки швов от шлака. Для этого применяют металлическую проволочную щетку, зубило, молоток, комбинирован­ ное зубило с рукояткой, имеющее один заостренный а) Гис 12 6 И нструмент с ва р щ и к а а — з уби л о б — ког, биниро ва нна я щ е т к а с зуби лом S) Л конец, а другой конец в виде обычного зубила (рис.

12.6, а ). Такая форма зубила удобна для очистки ог шлака отдельных слоев многослойного шва. Иногда применяют комбинированное зубило-щетку (рис.

12.6, б ), но оно менее удобно, так как не имеет заост­ ренного конца. У сварщика должно быть личное клей­ мо для клеймения выполненных швов.

Д л я измерения разделки кромок, зазора между стыками и сварных швов используют набор шабло­ нов ШС-2. Шаблоны позволяют контролировать угол скоса кромок, размер притупления, качество сборки под сварку, размер депланации (превышение одной кромки над другой) стыковых швов и величину зазо­ ра в стыковых и тавровых соединениях. В готовых сварных швах могут быть проверены высота выпук­ лости стыкового и углового шва, ширина шва, вели­ чина катета углового шва. Применение шаблонов ШС-2 помогает улучшению качества подготовки, сборки и сварки сварных соединений. Применяют так­ же шаблоны других типов.

Д ля работы сварщику необходим набор инстру­ мента, включающий инструменты для зачистки (про­ волочную щетку, зубила, молоток), разводной ключ, Шаблоны и др. Имеются наборы инструмента ЭНИ 300, КИ-315 и КИ-500, куда входят кроме перечислен­ ного инструмента электрододержатель, приспособле­ ния для соединения кусков сварочного кабеля и для заземления, пассатижи и другие инструменты и при­ способления. Весь этот комплект размещен в инстру­ ментальном ящике с ручкой и переносится по мере необходимости с одного поста на другой. Такой ком­ плект каждому сварщику желательно иметь, однако Ряс. 12.7* Соединитель МС-2 сварочного провода / — ре зи нов ая и зо л я ц и я ;

2 — га й к а ;

3, 4 — вставк и;

5 — конус есть инструменты, без которых сварщик вообще не должен работать: стальная проволочная щетка, зу­ било, молоток, зубило с рукояткой, имеющие один з а ­ остренный конец и другой, заточенный как зубило, пассатижи. Другие необходимые инструменты долж ­ ны быть у мастера (разводной ключ, измерительные шаблоны и т. п.).

Сечение сварочного кабеля, присоединяющего ис­ точник питания к электрододержателю, подбирают в зависимости от наибольшей величины сварочного то­ ка: при токе до 240 А — 25 мм2;

до 300 А — 35 мм2, до 400 А — 50 мм2, до 500 А — 70 мм2. Гибкий (мед­ ный) кабель используют на напряжение до 220 В.

В случае использования негибкого кабеля конец его, подсоединяемый к электрододержателю, длиной не ме­ нее 1,5—3 м должен быть обязательно гибким. Об­ щ ая длина сварочного кабеля должна быть не более 30—40 м, так как при более длинном кабеле ухудша­ ется процесс сварки из-за падения напряжения в сва­ рочной цепи.

Д л я подсоединения сварочного кабеля к источни­ ку питания используют специальный концевой соеди­ нитель заводского изготовления или приваренную к кабелю клемму. Сращивание коротких кусков кабе­ ля осуществпяют соединителями заводского изготов ления (ptjc. 12.7) МС-2, предназначенными для соединения кабелей сечением 35, 50 и 70 мм2. Соедини­ тель МС-2 состоит из двух частей, которые соединя­ ются вставками и закрепляются поворотом одной из частей. Разъединение совершается аналогично з а ­ креплению поворотом в обратную сторону. Перед со­ единением к каждой половине соединителя прикреп­ ляется сварочный кабель путем заклинивания жил его оголенной части между корпусом гайки, вставка ми и конусом. Соединитель покрыт резиновой изоля­ цией. Существуют другие типы соединителей, имею­ щих конструктивные особенности, принципиально не отличающиеся от МС-2. Соединение отрезков свароч­ ного кабеля скрутками его оголенных жил, а также подсоединение кабеля к сварочному аппарату без специального подсоединителя или наконечника кате­ горически запрещается, так как это может привести к поражению рабочих, случайно прикоснувшихся к скрутке, током, а также вызвать пожар в случае контакта нагревшейся скрутки с пожароопасными материалами. Кроме того, такой способ соединения кабеля вызывает его перегрев вследствие плохого кон­ такта в местах соединения, что приводит к прежде­ временному износу кабеля.

Д ля быстрого и надежного заземления сваривае­ мых деталей обратным проводом применяют инвен­ тарные струбцины или специальные клеммы зазем­ ления, например клемму КЗ-2, которую используют при монтаже и сварке конструкций. Имеются и дру­ гие типы заземлителей — КЗП, КЗП-12;

заводского изготовления, которые входят в состав комплектов инструмента сварщика либо изготовляются отдельно.

При сварке в инертных газах, при плазменной и воздушно-дуговой резке для подачи газа использу­ ются резиновые напорные рукава (шланги) с тек­ стильным каркасом на давление до 1 МПа. Рукава этого класса предназначены для инертных газов, азо­ та и воздуха. Д л я удобства пользования внутри рука­ вов протягивают сварочный кабель и провода управ­ ления, что облегчает перемещение объединенного ка ­ бель-шланга.

Контрольные вопросы 1. Что называют сварочные погтом?

2. Какая разница меж ду стационарным и передвижным по­ стом?

3. П ри сооружении помещения склада н уж но сварить стыки двух балок. Какой пост для этого потребуется?

4 Д ля чего служат электрододержатели? Какие типы элект рододержателей вы знаете?

5. Какой инструмент требуется сварщику для нормальной работы?

6. При работе на сварочном токе до 350 А какое должно быть сечение сварочного кабеля?

7. Как правильно подсоединить сварочный кабель к источни­ ку питания? М о ж н о ли применять скрутку для соединения м е ж ­ ду собой кусков кабеля?

11— ГЛАВА 13. О БЩ И Е ВОПРОСЫ ТЕХН ОЛОГИИ СВАРКИ СТАЛИ 13.1. Подготовка конструкций к сварке Подготовка конструкций к сварке разделяется на три этапа:

обработка кромок, подлежащих сварке;

сборка элементов конструкции под сварку;

дополнительная очистка, если она требуется, со­ бранных под сварку соединений.

Обработка кром ок конструкций, подлежащих сварке, производится в соответствии с чертежами конструкций и согласно требованиям ГОСТ 5264— и других ГОСТов на основные типы и конструктив­ ные элементы швов сварных соединений. Кромки со­ единений под сварку обрабатывают на кромкостро­ гальных или фрезерных станках, а также путем кис­ лородной и плазменной резки на специальных станках. Размеры элементов кромок должны соответ­ ствовать требованиям ГОСТ.

Важным этапом подготовки конструкции к свар­ ке является с б о рка под сва р к у. Под ручную дуговую сварку конструкции собирают при помощи сборочных приспособлений или прихваток. На рис. 13.1 приведе­ ны некоторые типы сборочных приспособлений: струб­ цины 1 выполняют разнообразные операции по сбор­ ке углового металла, балок, полос и т. п.;

клинья используют для сборки листовых конструкций;

ры­ чаги 3 — для сборки углового металла и других кон­ струкций;

стяжные уголки 4 и угловые фиксаторы 8 — для сборки листовых конструкций;

домкраты 5 — для стягивания обечаек, балок и других конст­ рукций;

прокладки с клиньями 7 — для сборки лис­ товых конструкций с соблюдением величины зазора;

стяжные планки 10 и угольники 11 — для сборки листовых конструкций под сварку без прихваток.

Применяют и другие типы приспособлений.

Н а рис. 13.2 приведено устройство некоторых при­ жимов рычажного и пневматического типов, исполь­ зуемых при изготовлении конструкций в цеховых ус­ ловиях. К ним относятся быстродействующие откид­ ные и пневматические прижимы.

Рис 13.1. С борочны е приспособления / — струбци ны, 2 — кл и н ья, 3 — рычаги, 4 — с тяж н ы е уголки, 5 — д о м к р а­ т ы, 6 — с т я ж н а я р а м к а, 7 — п р о кл ад к а с кл и ньям и, 8 — уголковы й ф и к с а ­ тор, 9, 1 2 — стяж н ы е тавр ы, 1 0 — с т я ж н ая п л ан ка, 1 1 — стяж н ой угольник Перед сборкой обработанные элементы конструк­ ций должны быть измерены, осмотрены их кромки, а также прилегающий к ним металл, тщательно очи­ щены от ржавчины, масла, краски, грязи, льда, сне­ га, влаги и окалины. В цеховых условиях элементы конструкций собирают на стеллажах — плитах, име­ ющих пазы для установки в них приспособлений (болтов, стяжек, штырей и т.п.), крепящих собирае 11* А-А Р ис. 13 2. П риж и м ы а — р ы ч аж н ы й, б — винтовой, в — р ы ч аж н о ви н товой;

с — с п невм одилинд р а м и, г — цепной, д — п ер едви ж н о й, е — за ж и м н о й мые элементы по размерам, предусмотренным в чер­ тежах.

Используются также простейшие стеллажи из го­ ризонтальных балок, установленных на стойках вы­ сотой 200—400 мм. Fla рис. 13.3 показан пример сбор­ ки листовых конструкций с помощью простейших при­ способлений и сборки конструкций из профильного металла — углового, двутаврового и т. п. Кромки со па Б в) поА 6) А% пев iHF Рис. 13-3 С борка конструкций листовы х ( а— з), из проф ильного м етал ­ л а (г—е ) бранных конструкций, подлежащие сварке, по своей форме и размерам должны соответствовать черте­ жам и стандартам.

Стыки конструкций по мере сборки закрепляют прихватками — короткими сварными швами для фиксации взаимного расположения подлежащих сварке деталей. Прихватки размещают в местах рас­ положения сварных швов, за исключением мест их пересечения Длина прихваток для сталей с пределом текучести до 390 МПа должна быть не менее 50 мм и расстояние между ними — не более 500 м, для ста­ лей с пределом текучести более 390 МПа прихватки должны быть длиной 100 мм и расстояние между ни­ ми — не более 400 мм При небольшой толщине со­ бираемых деталей (4—6 мм) прихватки могут быть более короткими (20—30 мм) и расстояние между ними 200—300 мм. При сборке на прихватках гро­ моздких тяжелых конструкций, кантуемых при свар­ ке, расположение прихваток и их величина указыва­ ются в проекте производства сварочных работ.

Н е/даляемы е при сварке прихватки должны выпол­ няться сварщиками, которые впоследствии будут сваривать прихваченные соединения.

Прихватки придают жесткость конструкции и пре­ пятствуют перемещению деталей от усадки при свар­ ке, что может привести к образованию трещин, осо­ бенно в элементах большой толщины. Поэтому сбор­ ку на прихватках применяют при толщине металлов б— 10 мм, а при большей толщине используют сбо­ рочные приспособления, фиксирующие форму и р аз­ меры конструкций, однако допускающие ее незначи­ тельное перемещение от сварочной усадки. Такими приспособлениями являются клиновые стяжки (см.

рис. 13.1).

Непосредственно перед сваркой собранные стыки подлежат обязательному осмотру и при необходи­ мости дополнительному исправлению дефектов сбор­ ки и очистке.

13.2. Режим сварки Режимом сварки называют основные показатели, определяющие процесс сварки, которые устанавлива­ ются на основе исходных данных и должны выпол­ няться для получения сварного соединения требуемо­ го качества, размеров и формы, установленных про­ ектом. К этим показателям при ручной дуговой сварке относятся: марка электрода, его диаметр, си­ ла и род сварочного тока, полярность при постоянном токе, число слоев в шве. При многослойном шве — диаметр электрода и сила тока для первого и после­ дующих слоев, а также другие характеристики. Д ля определения режима сварки используют исходные данные, например марку и толщину основного метал­ ла, протяженность и форму сварных швов, проектные требования к качеству сварных швов (тип электро­ да), положение швов в пространстве.

В зависимости от марки свариваемого металла и его толщины подбирают тип и марку электродов. Д и ­ аметр электрода выбирается в зависимости от поло­ жения сварки и толщины металла. При нижнем п о ­ ложении сварки диаметр электрода можно опреде­ лить, руководствуясь соотношением между диаметром электрода и толщиной свариваемого металла (табл. 13.1).

Швы многослойного шва выполняют, как правило, электродами одного диаметра при одинаковой силе тока. Сечение первого слоя (прохода) не должно пре­ вышать 30— 35 мм2 и определяется по следующей 13.1. Зависимость диаметра электрода от толщины свариваемого металла 13 и более 1—2 4—5 6- Толщина сварива­ емого металла, мм 3 3 -4 5 и болге 1,5 —2 4 — Диаметр электро­ да, мм П р и м е ч а н и е. Эти соотношения не относятся к первому слою многослойного шва, который следует выполнять электрода­ ми диаметром 3 — 4 мм для лучшего провара корня шва.

формуле F t = (G...8)d3, Fi — сечение 1-го слоя, мм2;

d3— диаметр электрода, мм.

где Последующие слои шва, выполняемые электрода­ ми большего диаметра, более мощные, их сечение F с равно:

Fc = (8...12) с а.

Площадь сечения многослойных швов обычно приводится в Единых нормах и расценках на свароч­ ные работы, из которых можно легко определить число слоев (проходов) многослойного шва. При д р у ­ гом положении иша выбор диаметра электрода резко ограничивается: вертикальные и горизонтальные швы выполняют электродами диаметром 4 и 5 мм, потолоч­ ные — электродами диаметром не более 4 мм.

Важной характеристикой режима сварки являет­ ся сила сварочного тока, которую можно определить для сварки в нижнем положении приближенно по формуле / св = /С4.

где /се — сила тоха, А;

/( — коэффициент, А/мм, принимаемый в зависимости от диаметра электрода, мм (табл. 13.2):

rf3, м м....................................... 1— 2 3— 4 5 — К, А/мм.................................. 25— 30 30— 45 45— При сварке в вертикальном положении сила тока уменьшается на 10—2 0%, при сварке горизонталь­ ных швов — на 15—20 % и при сварке потолочных швов — на 20—25 %.

Род тока и полярность определяют в зависимости от принятых для сварки электродов, например для электродов МР-3 может быть применен переменный или постоянный ток, для электродов УОНИИ-13/45— только постоянный ток обратной полярности и т.п.

Скорость сва рк и (перемещения дуги) в значитель­ ной степени зависит от квалификации сварщика и его умения вести Процес сварки с перерывами только на смену электрода. Кроме того, на скорость сварки влияют коэффициент наплавки применяемых элект­ родов и сила сварочного тока. Чем больше коэффи­ циент наплавки и сила тока, тем быстре перемещает­ ся дуга и, следовательно, растет скорость сварки.

Следует иметь в виду, что произвольное увеличение силы тока может вызвать перегрев электрода.

Коэффициент К, определяемый по табл. 13.1, з а ­ висит от вида покрытия электродов. Например, для электродов с кислым или рутиловым покрытием мак­ симальная величина коэффициента при диаметре 3—4 мм /С=45;

для электродов с основным покры­ тием диаметром 3—4 мм ^ = 4 0 ;

с целлюлозным по­ крытием того же диаметра / ( = 3 0.

На основании формулы погонной энергии сварки q n (гл. 3) была выведена приближенная зависимость погонной энергии от площади сечения валика шва, Дж/мм Чп — Qo Fm где Qo — коэффициент, зависящий от типа применяемых электро­ дов или проволоки при механизированных методах сварки;

Fm -~ площадь сечения валика, мм2.

Д л я электродов марок УОНИИ-13/45 и СМ - величина Q o = 6 5 Д ж /м м 3. Таким образом, зная по­ гонную энергию, можно легко определить сечение валика шва и наоборот.

13.3. Сварка стали покрытыми электродами После проведения подготовительных работ по сборке конструкций, проверки, наладки и настройки оборудования, подсоединения сварочного кабеля к источнику питания и электрододержателю, подсое­ динения защитного заземления и обратного кабеля к конструкции сварщик приступает к работе. Первая операция для сварки — заж игание д у ги. Обычно она а) Рис. 13.4. М анипуляции электродом а — за ж и ган и е д у ги ;

б — схем ы д в и ж е н и я конца э ю к т р о д а ;

1, 2 и 3 — ч а с ­ то прим ен яю щ иеся д в и ж е н и я ;

4, 6 — д л я п р о п л аел ен и я кром ок, 5 — д л я п роп л авл еи и я середины ш ва V Рис. 13.6. У гловы е ш вы б ез с п л о ш н о е Рис. 13.5. О днопро­ п р оплавлеии я ( а ), со сплош ны м п роп..ав ходной сты ковой шов л еви ем (6) производится прикосновением конца электрода, з а ­ жатого в электрододержателе, к изделию и отрывом его от изделия на 3—5 мм. Зажигание дуги приняю осуществлять двумя способами: «впритык» — путем отрыва электрода от изделия и «спичкой» — скользя­ щим движением конца электрода по изделию, похо­ жим на зажигание спички.

После зажигания дуги сварщик плавно м ан и п у­ лирует концом электрода по кром кам соединения (рис. 13.4), осуществляя поперечные и продольные перемещения электрода и наблюдая через защитное стекло маски за проплавлением кромок и формиро­ ванием шва. Поперечные перемещения конца элект­ рода 1, 2 а 3 (см. рис. 13.4) применяют наиболее час­ то, перемещения 4, 6 применяют для лучшего рас­ плавления кромок и перемещения 5 — для лучшего проплавления середины. При сварке первого слоя многослойного шва, сварке тонкого металла и свар­ ке опиранием на толстое покрытие поперечных дви­ жений не делают, и ширина шва (валика) обычно равна (0,8... 1,5) При сварке с поперечными дви жэниями электрода ширина однопроходного шва рав­ на (2, A ) d jn. Длина дуги при сварке должна быть в пределах (0,5...1,2)й?Э Чрезмерное увеличение дли­ л.

ны дуги приводит к увеличению разбрызгивания н ухудшению качества сварки вследствие повышен­ ного контакта расплавленного металла с воздухом.

Недопустимо также чрезмерное уменьшение длины дуги, так как это ухудшает формирование шва и мо­ жет привести к короткому замыканию, а иногда и к «приварке» электрода.

Сварку стыковых однопроходных швов выполня­ ют при толщине стали до 4 мм с одной стороны, а при толщине 5 мм — с двух сторон. При однопроходной сварке конфигурация однослойного шва характеризу­ ется следующими величинами (рис. 13.5): толщиной шва а, глубиной провара s (равной толщине метал­ л а ), шириной провара (шва) е, высотой выпуклости g. Кроме того, однослойный шов характеризуется се­ чением, образованным расплавленным основным и электродным присадочным металлом, его суммарной площадью, коэффициентом ф ормы ш ва (отношение ширины к толщине шва е /а ), коэффициентом формы уси лен и я (отношение ширины шва к высоте выпукло­ сти e / g ). При ручной сварке эти коэффициенты обыч­ но не превышают 2—4. Аналогично этому могут быть определены параметры каждого шва, выполняемого с двух сторон соединения, при толщине стали до 5 мм.

Угловые швы (рис. 13.6) формируются за счет вводимого в ванну металла электрода, заполняюще­ го угол между свариваемыми деталями (внешняя часть шва), и расплавленного основного металла (внутренняя часть шва). Определяющими параметра­ ми углового шва являются: катет внешней части К, глубина проплавления s, расчетная величина h, ши­ рина е, толщина Н, коэффициент формы шва е[И.

При ручной дуговой сварке сечение шва образуется в основном за счет его внешней части, поэтому рас­ четная величина h — O JK. Если в чертежах указано требование полного провара таврового шва, это мо­ жет быть достигнуто при толщине примыкающей час­ ти не более 8 мм или путем разделки примыкающей ПОДВАРОЧНЫЙ ШОВ Рис. 13.7. М ногослойны е ш вы а — при с вар к е ш ироким и слоям и;

6 — при свар ке в а л и к ам и ;

/.. / / — п осл е­ д ов ател ьн о сть сварки а )_ 5)_ _ г) L— г— —----- --------- ------- Рис. 13.8. С вар ка протяж енн ы х швов с — коротких;

б — средних;

в — дли нн ы х;

г — об р атно сту п ен ч атая свар­ ка ш ва, р а зд е л ен н ая на участки части и выполнения шва в несколько проходов. Угло­ вые швы удобнее сваривать «в лодочку».

Сварка многослойных швов имеет свои особенно­ сти. После сварки каждого слоя необходимо тщ а­ тельно очищать его от шлака, а затем сваривать сле­ дующий слой. Первый корневой слой заваривают электродами диаметром 3—4 мм, а последующие слои — электродами большего диаметра (5—6 мм).

Последний слой служит выпуклостью и одновремен­ но термообрабатывает предыдущие слои, что улуч­ шает качество металла шва. Многослойный шов мож­ но сваривать широкими слоями на все сечение раз­ делки (рис. 13.7, а ) или отдельными валиками, заполняющими каждый слой шва (рис. 1 3.7,6 ). По следний способ применяют чаще, так как он обеспе­ чивает надежное проплавление всего сечения шва.

Важным элементом многослойного шва является подварочный шов, который выполняют после тщ а­ тельной зачистки или даже удаления части корнево­ го шва, где наиболее вероятно скопление дефектов.

Э ю делают с помощью рубильного молотка крейц мейселем путем вышлифовки абразивным кругом или выплавкой воздушно-дуговым резаком. Качественное выполнение подварочного шва во многом обеспечива­ ет прочность всего сварочного соединения. Иногда подварочный шов выполняют до сварки основного сечения шва.

Необходимо особо тщательно сваривать швы, к которым предъявляется требование непроницаемос­ ти (плотности). Д а ж е при толщине металла 3—4 мм их рекомендуется сваривать в 2 слоя с разделкой кромок или без разделки. Это гарантирует непрони­ цаемость швов в конструкциях резервуаров, газопро­ водов и т. п.

По протяженности сварные швы условно считают короткими при длине до 250 мм, и сваривают их на проход (рис. 13.8, а ), средними — длиной 250— 1000 мм, которые сваривают от середины к краям (рис. 1 3.8,6 ), и длинными — длиной более 1000 мм, их сваривают обратноступенчатым способом (рис.

13.8, в ) от середины к краям или разбивая на участки (рис. 13.8, г ). Обратноступенчатая сварка значитель­ но уменьшает коробление деталей от сварки.

Металл толщиной 20 мм и более сваривают «гор­ кой», «каскадом, «блоками», а при двухсторонней сварке шов разбивают на секции, которые сваривают блоками одновременно два сварщика с двух сторон с небольшим опережением одного сварщика (рис.

13.9) над другим. Такой способ обеспечивает естест­ венный подогрев кромок и предохраняет от образо­ вания трещин в шве и зоне влияния.

Сварка швов в вертикальном положении затруд­ нена тем, что металл сварочной ванны под влиянием силы тяжести стремится скатиться вниз. Д ля предуп­ реждения этого уменьшают размер сварочной ванны путем снижения сварочного тока на 10—20 %, и свар­ ку ведут короткой дугой. Вертикальные швы свари­ вают сверху вниз и снизу вверх (рис. 13.10). Д л я ов Z) tel в) 1cS. 2c9.\ Рис. 13.9. Сварка м еталла о — гор ко й ;

б — к а с к ад о м ;

в — б л о кам и ;

г — двусторон ни м и секци ям и;

I, II, п о сл едо вательн о сть сварки одним н д в у м я свар щ и к ам и ладения сваркой на вертикальной плоскости необхо­ димы тренировка сварщика и приобретение им навыков такой сварки.

Сверху вниз обычно сваривают тонкий металл.

Дугу зажигают вверху стыка, и после образования ванны наклоняют (рис. 13.10, а ) электрод под углом к изделию так, чтобы дуга была направлена на ван­ ну, и постепенно перемещают электрод вниз, образуя сварной шов. Сварка снизу вверх усваивается свар­ щиками быстрее и выполняется легче. Дугу заж ига­ ют внизу стыка, и после образования ванны немного отводят электрод вверх, наклоняя его под углом к изделию, при этом низ ванночки кристаллизуется, образуя площадку твердого метала, на которую ло­ жится и кристаллизуется следующая ванна, и т. д.

Поперечные колебания электрода, как правило, меньше, чем при сварке в нижнем положении, шири­ на шва не превышает (l,5...2)d3. При наклонном по­ ложении свариваемых деталей наклонный стык сва­ ривают снизу вверх. Такая сварка легче, чем в вер Рис. 13.10. С вар ка вертикальн ы х швов а — сверху вн и з;

б — сни зу вверх Рис. 13.11. С вар ка г о р и зо м а л ь н ы х швов а — з а одни проход;

б — вал и кам и с деко р ати вн ы м ш вом;

в — вал и кам и без деко р ати вн о го ш ва тикальном положении, и обеспечивает высокое качество шва. Если в наклонном положении нужно вы­ полнить сварку тонкого металла, применяют сварку сверху вниз.

Сварка горизонтальных швов сложнее сварки вер­ тикальных швов (рис. 13.11, а ). При сварке стыковых швов с разделкой последний декоративный шов вы­ полняют при движении дуги под углом 45° к оси шва (рис. 1 3.1 1,6 ). Одиако чаще декоративный шов не заваривают, а ограничиваются валиками (рис.

13.11, в ).

Сварка потолочных швов является наиболее труд­ ной и выполняется сварщиками высокой квалифика­ ции. Трудность такой сварки вызвана силой тяжести, препятствующей переносу капель металла электрода и стремящейся вылить ванну. Чтобы силы, удержи­ вающие металл в шве, превосходили силу тяжести, необходимо максимально уменьшить объем свароч­ ной ванны и облегчить переход капель в шов. Это достигается уменьшением диаметра электрода до 3— 4 мм сваркой током на 20—25 % меньше, чем при нижней сварке, и поддержанием короткой дуги.

Производительность труда при потолочной сварке низкая;

хорошего качества потолочного шва добить­ ся трудно, поэтому такого положения сварки следует избегать.

Д ля получения качественных сварных соединений при ручной дуговой сварке очень важно соблюдать технологичность конструкций, которую должны обес­ печить правильно разработанные чертежи. Техноло­ гичные сварные конструкции должны удовлетворять следующим основным требованиям:

иметь простые в изготовлении и удобные при мон­ таже сварные соединения;

число сварных швов, особенно монтажных, долж­ но быть минимальным, чтобы избежать чрезмерных деформаций и напряжений от сварки;

доступ к сварным соединениям для выполнения сварочных работ должен быть удобным и открытым;

должно быть предусмотрено наиболее удобное по­ ложение сварных швов в пространстве и совершенно исключены потолочные швы;

предусмотренные в чертежах формы подготовки кромок, марки и типы материалов (основной металл, электроды и т. п.) должны обеспечивать высокое ка ­ чество сварных соединений.

Могут быть и другие требования технологичнос­ ти сварных конструкций, характерные для сооруже­ ний определенного типа.

13.4. Сварка конструкций Для выполнения работ по сварке отдельных кон­ струкций и их элементов разрабатываются типовые проекты производства сварочных работ, состоящие либо из типовых технологических карт, либо из от­ раслевых стандартов и технологических указаний по сварке конкретных конструкций. Разработку типо­ вых проектов выполняют специализированные про­ ектные организации.

Т иповая технологическая карта на ручную дуго­ вую сварку закладных и соединительных деталей в Рис. 13. 12, Приварка закладных деталей ригеля к колонне 1 — ко л о н на;

2 — р и гель;

3 — сварны е ш вы Рис. 33.13. С вар ка сты ков труб а — поворотны х ди ам етр о м до 219 мм;

б — поворотны х ди ам етром свы ш е 219 мм;

в — неповоротны х больш ого д и ам ет р а ;

/, / / — н ап равл ен и е сваркн слоев ш ва;

1—6 — последовательность свар ки узла;

$ сопряжения элементов железобетонных конст­ рукций включает: требования по организации свароч­ ных работ, сборке, сварке, контролю качества и тех­ нике безопасности;

технико-экономические показате­ ли;

потребность в материально-технических ресурсах;

калькуляцию трудовых затрат и график выполнения ргбот. В карте приведены чертежи соединения зак­ ладных деталей колонн с ригелем (рис. 13.12);

опре­ делены применяемые материалы (марки стали и электродов);

задана технология сборки на двух при­ хватках с катетом 5—6 мм и длиной 50—60 мм и тех­ нология сварки с указанием диаметров электродов (5 мм);

силы тока для нижнего положения шва 180— 260 А;

указаны катеты угловых швов, размеры кото­ рых предусмотрены чертежами соединительных дета­ лей.

Отраслевым стандартом Минмонтажспецстроя СССР установлен типовой технологический процесс ручной дуговой сварки покрытыми электродами стальных трубопроводов из углеродистых низколеги­ рованных, легированных и высоколегированных ста­ лей. Он устанавливает правила выполнения следую­ щих операций: подготовку кромок труб в соответст­ вии с ГОСТ 16037—80;

сборку стыков труб с помощью специальных приспособлений;

предварительный подо­ грев стыков (если требуется);

прихватку стыков (для труб диаметром до 100 мм — в двух взаимно проти­ воположных местах, для труб диаметром 100 — 600 мм — в 3—4 местах, для труб диаметром свыше 600 мм — через каждые 300—400 мм, длина прихва­ ток 2—2,5 толщины стенки трубы, но не менее 15 мм и не более 60 мм, высота 0,4—0,5 толщины стенки до 10 м, но не менее 5 мм при большей тощине стенки);


сварку поворотных стыков труб диаметром до 219 мм (рис. 13.13, а ) и диаметром более 219 мм (рис.

1 3.1 3,6 ), а неповоротных стыков труб — сварку сни­ зу вверх (рис. 13.13, г ). Неповоротные стыки труб большего диаметра сваривают одновременно 2 свар­ щика, порядок наложения отдельных слоев шва так­ же установлен. Определены марки электродов и по­ рядок сварки ими труб из легированных и высоко те­ гированных сталей и требования к качеству швов.

При сварке строительных конструкций пользуют­ ся «Руководством по сварке типовых узлов при мон тя.же стальных конструкций производственных зд а ­ ний и сооружений», разработанным институтом В Н И П И промстальконструкция. В этом Руководстве кроме общих положений о подготовке к сварке, при­ хватке собранных узлов, выборе марки электродов и назначении других параметров режима даны схемы последовательности сварки стыков различных балок, сопряжений их с колоннами, порядок сварки узлов 1 2 -5 48 ферм различного сечения, связей и других элементов конструкций.

Контрольные вопросы 1. К ак производит ся подгот овка конструкций к сварке?

2 Что называют режимом сварки?

3 Требуется сварить стыковой ш ов в конструкции, изготов­ ленной из листовой стали ВСтЗкп толщиной 4 мм К акие электро­ ды нужны д л я этой работы, их м арка, диаметр, сила тока?

4 С варка ведется элект роодами диаметром 6 мм К акой сва­ рочный ток следует установить д л я этой работы?

5 К акой длины долж на быть д у г а при потолочной сварке?

6. К ак ое полож ение наиболее у д о б н о д л я вы полнения у гл о ­ вы х ш вов?

7 П орядок сварки в вертикальном полож ении 8 Что подразум евает ся под технологичностью конструкции?

Упражнения Подсчитано, что площ адь одн оп роход н ого ш ва, сваренного электродами УОНИИ-13145, равн а 30 мм2. К акой величины долж ­ на быть погонная энергия?

ГЛАВА 14. МЕХАНИЧЕСКОЕ СВА РО ЧНО Е О БО РУДОВАНИЕ 14.1. Общие сведения о механическом сварочном оборудовании Д л я облегчения процесса ручной дуговой сварки и повышения производительности труда сварщиков применяют механическое оборудование. К механиче­ скому оборудованию сварочного производства при ручной дуговой сварке относится оборудование для установки и перемещения свариваемых изделий в по­ ложение, удобное для выполнения сборочных и сва­ рочных работ. К основным типам оборудования отно­ сятся: манипуляторы, вращатели, кантователи, роли­ ковые стенды, площадки для сварщиков, кондукторы, сборочно-сварочные установки и стенды Этим обо­ рудованием укомплектовываются поточные механи­ зированные линии для изготовления сварных двутав­ ровых балок, ферм, секций трубопроводов и других конструкций массового применения.

Манипуляторы — механизмы, с помощью которых можно наклонять изделие для придания ему удобно­ го для сварки положения, вращать изделие длл свар­ ки круговых швов и наплавки поверхностей, подни­ мать изделие на нужную высоту Манипулятор — наиболее совершенный и универсальный механизм с регулируемой в зависимости от скорости сварки скоростью вращения Позиционер отличается от мани­ пулятора нерегулируемой скоростью вращения план­ шайбы Вращатели предназначены для вращения изделия вокруг одной оси с установочной нерегулируемой или со сварочной регулируемой скоростью Они менее универсальны, чем манипуляторы, так как не имеют механизма наклона изделия, но проще и дешевле в изготовлении Вращатели с горизонтальной осью и с установоч­ ной скоростью вращения называются кантователями, а с вертикальной осыо — поворотными столами. Кан­ тователи служат для поворота и установки изделия в удобное положение для сборки и сварки Они имеют одно движение — вращение с установочной скорос­ тью или наклон Более сложные конструкции канто­ вателей обладают вторым движением — подъемом или линейным перемещением изделия.

Роликовые стенды служат для вращения цилинд­ рических и конических изделий с регулируемой или нерегулируемой установочной скоростью. Они ис­ пользуются для сборки, сварки, отделки, контроля качества, испытания и перемещения изделий Кондукторы служат для сборки и сварки конст­ рукций из подготовленных деталей и для удобства сварки могут располагаться во вращателях или кан­ тователях.

Сборочно-сварочные установки и стенды предназ­ начены для изготовления рулонных заготовок, для сборки резервуаров методом наворачивания, сборки двутавровых балок и других конструкций.

Поточные линии используют для изготовления сварных секций трубопроводов;

механизированные трубосварочные базы предназначены для укрупнения труб в секции при сооружении трубопроводов.

12* 14.2. Устройство и характеристика манипуляторов, вращателей, кантователей, роликовых стендов и кондукторов Манипуляторы обеспечивают вращение изделия на 360°. угол наклона в зависимости от конструкции может быть от 90 до 360°. На рис. 14.1 приведена конструктивная схема манипулятора с зубчатым сектором для обеспечения наклона изделия на угол до 135°. Планшайба манипулятора, на которой з а ­ крепляют деталь для наклона и вращения, находит­ ся над столом. Она укреплена на консольном двух­ стоечном корпусе вместе с зубчатым сектором меха­ низма наклона и механизмом вращения планшайбы.

Вращатели (кантователи). На рис. 14.2 приведена конструктивная схема двухстоечного вращателя с го­ ризонтальной осью вращения. Он состоит из привод­ ной передней стойки с электроприводом и планшай­ бой 3. Планшайба 4 вместе с пинолью (цилиндричес­ ким ползуном), могущей передвигаться с помощью ме­ ханизма передвижения, расположены на задней стой­ ке, которая, в свою очередь, можрт двигаться на тележке со стопором по рельсовому пути рамы вра­ щателя. Двухстоечные враитатели предназначены для поворота балочных, рамных и корпусных конструкций при установочной нерегулируемой скорости вращения и, таким образом, выполняют функции кантователей.

При наличии регулируемой сварочной скорости они используются для механизированной или автомати­ зированной сварки корпусных или других конструк­ ций, имеющих круговые сварные соединения.

Применяются также двухстоечные кантователи с подъемными центрами. Принцип действия этих кан­ тователей аналогичен предыдущему, добавлен толь­ ко механизм подъема центров, который позволяет приподнимать конструкцию на нужную высоту для возможности ее поворота и опускать для сварки швов с пола. Кантователи могут быть одностоечные — только с одной приводной стойкой. Применяют такж е цепные, кольцевые, рычажные и домкратные канто­ ватели.

Р о л и к о в ы е стенды широко используются для сборки и сварки цилиндрических и конических конст­ рукций (резервуаров, трубных секций, криволиней!

Рис. 14.1. М ан ип улятор } — п л а н ш а й б а ;

2 — сто л;

3 — двухстоечны й корпус;

4 — м ехани зм н ак л о ­ н а, 5 — м ех ани зм в р ащ ен и я ных элементов труб, сварных труб большого диамет­ ра). На стендах, кроме того, могут выполняться опе­ рации по отделке, контролю качества и испытанию этих конструкций. На рис. 14.3 приведена конструк­ тивная схема роликового стенда. Как видно из схемы, один ряд роликовых опор стенда приводной, а другой Рис. 14.2. Д вухстоеч ны й вр а щ а т ел ь (к а н то ва те л ь) / — е р е д н я я с то й ка;

2 — привод: 3 — п лан ш ай ба^ 4 — п лан ш ай б а второй •п стойки;

5 — пиноль (цилиндрический п о л зу н );

6 — м ех ани зм п ередви ж ен и я;

7 — з а д н я я с то й ка;

8 — с топор, — т е л е ж к а ;

10 — рельсовы й путь Рис. 14.3. Роли ковы й стенд / н 5 — холосты е и п риводны е роликоопоры ;

3 — п ривод;

4 — в а л привода;

5 — р а м а ;

6 — м у ф т а ;

7 — п ер еки д н ая х о л о с та я р о л и к о оп ора;

8 —«стопор Рис. 14.4. К ондуктор дл я сборки балок 1 н 4 — го р и зо н тал ьн ы е п невм оприж им ы ;

2 и 3 — вер ти к ал ьн ы е пневмо п риж н м ы ;

5 и 6 — п о д ви ж н ая и н еп о дви ж н ая р ам ы, 7 — д ом к раты, 8 — устан овоч ны е б а л к и, 9 — приводной винт;

1 0 — стен л а собираем ой Салки имеет холостые перекидные ролики, обеспечивающие вращение изделий больших и малых диаметров. При­ меняют и другие конструкции стендов.

Кондукторы для сборки конструкций и прихватки сварных соединений широко применяют при изготовле­ нии и монтаже. На заводах собирают в кондукторах трубы башенных конструкций с фланцами, секции ба­ шенных конструкций, стропильные фермы и их по­ ловинки, составные колонны промышленных зданий, подкрановые балки и много других конструкций. При монтаже зданий и сооружений применяют кондукто­ ры для сборки стропильных ферм, железобетонных и стальных колонн, негабаритных трубных и других конструкций. На рис. 14.4 приведена схема кондук­ тора для сборки балок. Перед сборкой кондуктор на­ страивают, для чего приводным винтом устанавлива­ ют балки 8 и прижимы 7 соответственно высоте бу­ дущей балки;

затем укладывают на балки 8 и стенку балки 10, после чего устанавливают вертикально листы полок собираемой балки;

поджимают верти­ кальные и горизонтальные пневмоприжимы. Убедив­ шись, что балка собрана правильно, производят при­ хватку поясных швов.

14.3. Устройство и характеристика сборочно-сварочных установок, поточных автоматизированных линий Существует большое число сборочно-сварочных установок различного назначения. Наиболее харак­ терная из них это установка для изготовления ру­ лонных заготовок. Рулонные заготовки представляют собой стальные полотнища, свернутые в габа­ ритные, удобные для перевозки рулоны. Из них со­ оружают корпуса и днища вертикальных резервуа­ ров и другие подобные конструкции. Такой способ исключает трудоемкую сборку этих конструкций из отдельных листов и сварку в монтажных условиях и переводит эти операции в удобные заводские усло­ вия с применением эффективных автоматизирован­ ных процессов.


На рис. 14.5 приведена схема наиболее совершен­ ной механизированной установки для рулонирования полотнищ. Подача заранее обработанных стальных листов размером 1500x6000 осуществляется на пло­ щадку их раскладку по стенду установки на пло­ щадках 1 и 3 осуществляет самоходная тележка с пневматическими захватками, продольными и по­ перечными толкателями. Пневморычажные прижимы прижимают листы, а автоматы сваривают попереч­ ные и продольные швы без прихваток. На участке контролируют качество сварки, а затем сваренное с одной стороны полотнище, предварительно соеди­ ненное полосами с барабаном 7 и 12, перекантовы­ вают через барабан 7 на нижний ярус. На участках и 9 осуществляют подварку поперечных и продоль­ ных швов, на участках 10 и И контролируют качест­ во швов, исправляют дефекты и грунтуют полотнище, после чего наворачивают его на барабан с механиче­ ским приводом. На этой установке изготовляют по­ лотнища шириной до 18 м.

Оборудование для сборки трубопроводов. Сущест­ вует много типов оборудования для сборки и сварки Рис. 14.6. С хем а устан овки (м ехан изи рован ного с т а н а ) д л я рулонирования листовы х конструкций 7, 3 — рабо чи е п лощ адки д л я подачи листов;

2 — сам о х о д н ая т е л е ж к а ;

4f 5 — сварочны е авто м аты ;

в — участо к кон троля ка ч е с тв а ;

7 — кантовочны й б а р а б ан ;

8, 9 — у частки д л я подварки поперечны х и продольны х швов;

10, ]1 — участки кон троля и исп равлен и я д еф екто в;

/2 — приводной б а р а ­ бан д л я сво р ачи ван и я п олотнищ а в рулон Рис. 14.6. Н ар у ж н ы е цен траторы : балочн ого ти п а (а), безмом ентиы й (б ) / — эксцентри ковы й за м о к ;

2 — распорны й ролик;

3 — п о лк о льц а;

4 — ш а р ­ нир;

5 — н атя ж н о й винт с пятой;

6 — парны е п ластин чаты е звенья трубопроводов и их узлов. Д ля соединения труб при­ меняют наружные и внутренние центраторы, с помо­ щью которых осуществляют подгонку стыков труб и их сварку (рис. 14.6). Центратор балочного типа используют для труб небольшого диаметра, безмо ментный центратор — для труб большого диаметра.

Собранный с помощью центратора стык прихватыва­ ют в промежутках между пластинами звеньев цент­ ратора. Внутренние центраторы более сложной кон­ струкции, они имеют гидравлический привод и два независимых ряда центрирующих жимков, с помощью которых собирают стыки. Внутренние центраторы из­ готавливают для труб диаметром 325— 1420 мм. Цент­ ратор жестко крепят на конце двадцатиметровой штанги для прохода внутри трубы к собираемому стыку. Внутренние центраторы обеспечивают более качественную и быструю сборку стыков труб, поэто­ му их широко применяют на механизированных тру­ босварочных линиях, стендах и базах. На трубосва­ рочной базе БТС-153 могут изготовляться двух- и трехтрубные секции, удобные для транспортировки на трубовозах. Все операции по сборке и сварке сек­ ций механизированы Поточные автоматизированные линии по сборке и сварке массовых конструкций применяют на заво­ дах для изготовления двутавровых сварных балок, холодногнутых замкнутых прямоугольных сварных профилей, легких ферм из этих профилей, оконных переплетов, ферм из труб круглого сечения и других конструктивных элементов. На рис. 14.7 приведена схема поточно-механизированной линии сборки и сварки ферм из замкнутых холодногнутых профилей.

На этой линии фермы могут быть изготовлены час­ тями по 12, 9 и 6 м. Линия разделена на четыре участка. На участке I загруженные в накопителях раскосы по команде оператора ложатся в гнезда сто­ ла сборочной тележки. Тележку передвигают к на­ копителям поясов;

передаватели накопителей подают пояса фермы впритык к раскосам, после чего тележ­ ка перемещается по рельсовому пути на участок II.

Сверху на будущую ферму опускается траверса кан­ тователя с кондуктором. По команде оператора вклю­ чается привод кондуктора, который зажимает эле­ менты фермы. Затем траверса кантователя вместе с кондуктором и зажатой в нем фермой поднимается, а тележка возвращается на участок I за следующей фермой Кран кантователя передвигает траверсу в зону сварки, и кондуктор вместе с фермой поворачи­ вается в вертикальное положение. Сварщики свари­ вают пояс фермы с раскосами, после чего кондуктор поворачивается на 180°, и сварщики сваривают дру­ гой пояс фермы с раскосами. После сварки кран пе­ редвигает кондуктор с фермой к крючкам подвесно­ го контейнера, зажимы кондуктора раскрываются, ферма садится па крючки и перемещается на участок III, где контролируются швы нижнего пояса и исп­ равляются возможные дефекты. Специальная тележ­ ка, работающая на участке IV, подъезжает к ферме, снимает ее с крючков и отъезжает в зону кантовате Рис. 14.7. П о точн о-м ехани зи рованн ая линия сборки и свар ки ф ерм из холодн огнуты х профилей /, I I II I, I V — участки рабочи х оп ер ац и й, / — н ако п и тел ь раск осов, 2 — сборочн ая т е д е ж к а, 3 — н акоп и тел ь п оясов, 4 — рель совы й п уть, 5 — крю чки п одвесного конвейера •N J — rOsE Рис. 14.8. С хем а подготовки ш арового р е зе р в у а р а к сва р к е н а м ан и п ул я­ торе конструкции Г. С. С абирова 1 — л естн и ц а, 2 — р е зе р в у а р ;

3 — в р ем ен н ая оп о р а;

4 — м ан ип улятор;

5 — до м к р ат;

6 — приводной р олнк ля ферм на участке IV. Ферма перекантовывается на 180° и укладывается на стеллаж, а тележка возвра­ щается на свое рабочее место для снятия следующей фермы. На стеллаже производят окончательный ос­ мотр и приемку фермы, после чего ее транспортиру­ ют краном на склад. Производительность линии 30 О О ферм в год, время подготовки одной фермы О 8 мин.

Манипулятор для сварки шаровых резервуаров предназначен для вращения конструкции шаровых резервуаров объемом 600 м3 при автоматической сварке под флюсом швов резервуаров. На рис. 14 приведена схема шарового резервуара, собранного на временной опоре и подготовленного для установки на манипулятор с помощью домкрата. Приводные ролики манипулятора обрезинены для предотвраще­ ния деформации и повреждения оболочки. Д л я про­ изводства сварочных работ рядом с шаровым резер­ вуаром установлена лестница с кабиной для сварщи­ ка и сварочного трактора. Оболочку резервуара разворачивают манипулятором так, чтобы направле­ ние вращения ведущих катков (роликов) совпало с осью свариваемого стыка. Движение сварочного трактора при сварке направлено в сторону, противо­ положную движению оболочки, и регулируется со­ гласно скорости этого движения или немного меньше.

Автоматизированную сварку под флюсом производят по ручной подварке швов, предварительно выполнен­ ной изнутри резервуара.

Контрольные вопросы 1. Д л я чего служит механическое сварочн ое о б оруд ован и е?

2 К акие e i ды м еханического об ор уд о ва н и я применяют при р у н о й д у го в о й варке?

3 Мож но ли применить манипулятор д л я сварки следую щ их изделий: стропильных ферм, колонн пром ыш ленных зданий?

4 Д л я чего нуж но рулонироват ь листовые конструкции?

5. Н а участке имеется внутренний центратор в рабочем со­ стоянии. Нуж ен ли ещ е д л я сборки и сварки трубных секций на руж ный центратор?

Упражнение Вам поручено сварить поясные ш сы балки высотой 1200 мм, шириной 700 мм и длиной 5000 мм. К акое механическое о б о р у д о ­ вание можно применить д л я облегчения этой работы?

ГЛАВА 15. Н А П Р Я Ж Е Н И Я И Д Е Ф О Р М А Ц И И П РИ СВАРКЕ.

ТЕРМ И ЧЕСК А Я О БРАБОТКА С ВА Р Н Ы Х КОНСТРУКЦИЙ 15.1. Напряжения и деформации при сварке Нагрев и плавление металла при сварке создают внутренние напряжения в металле и его деформацию, вызываемые следующими причинами:

неравномерным нагревом и распределением темпе­ ратур по сечению и длине сварного соединения;

литейной усадкой наплавленного металла;

структурными изменениями металла при охлаж­ дении.

Эти сварочные напряжения и деформации являют­ ся собственными или остаточными напряжениями и деформациями металла, так как не зависят от при­ ложения к нему внешних сил, а появляются в резуль­ тате внутренних сил, возникших от сварки.

Изменение механических свойств низкоуглероди­ стой стали в зависимости от нагрева и диаграмма ее зависимости от напряжений показаны на рис. 15.1. Как видно из рис. 15.1, а, 0 В сперва растет от нагрева, а с увеличением температуры резко падает, падает также а т и модуль упругости Е, растет относительное удли­ нение 6. На рис. 1 5.1,6 видно, что с увеличением на­ пряжения сталь деформируется незначительно (удли­ няется до 0,2 %) до предела упругости а у. При на­ грузке до предела упругости сталь деформируется упруго и со снятием нагрузки восстанавливает преж­ ние размеры и форму. Если же нагрузка будет незна­ чительно увеличена за предел текучести а т сталь бу­, дет удлиняться даже без увеличения нагрузки до 2 %, и эта деформация от 0,2 до 2 % будет уже не упругой, а пластической и останется при снятии нагрузки При дальнейшем увеличении нагрузки пластическая де­ формация стали будет возрастать вплоть до времен­ ного сопротивления а в, после чего сталь разрушится.

Деформацию стали от 0,2 до 2,0 % называют площад­ кой текучести.

Из приведенных графиков видно, какое большое значение для работы сварного соединения имеют не­ равномерная температура нагрева при сварке и воз­ никающие при этом нагрузки. Нагрев стали при свар­ ке резко снижает предел текучести, увеличивает удли­ нение, что вызывает необратимые пластические деформации и, как следствие, растягивающие и сжи­ мающие напряжения в сварном соединении. Процесс этот йдет непрерывно до окончания сварки соедине­ ния. На рис. 15 2 показаны характер деформаций стального листа при нагревании и охлаждении в про­ цессе сварки и возникающие при этом продольные на­ пряжения параллельно оси шва. При небольшой тол а) б) 2 4 20 S, % Р р с. 16.1. И зм енение м ехани ческих свойств с тал и от тем п ературы (a ), o f м г р у з к в (б ) а) Рис. 15 2. Х ар актер деф о р м ац и и стал ьн о го л и с т а при сва р к е стыкового ш ва а — удли нени е 1\, вы зван н о е нагревом при свар ке;

С — укорочение h после осты ван ия;

в — эпю ры н ап р яж ен и й npij свар ке и после о х л а ж д ен и я ;

/о первоначальн ы й р а зм е р л и с та ;

1$ — р а зм е р пбсле н агр ев а щиве стали 3—5 мм- это сопровождается коробл^ррем листа, а при большей толщине коробление из плоско?

сти постепенно уменьшается, но продольная (укорочение) шва и прилегающего металла остаемся.

Наряду с продольными деформациями и напряжения# ми возникают поперечные, вызывающие поперечное укорочение деталей и угловую деформацию.

I Возникновению остаточных напряжений и дефор­ маций способствует термическая усадка — уменьшение объема металла шва при его остывании и затвердева­ нии. Усадка измеряется в процентах первоначального объема или линейных размеров: для низкоуглероди­ стой стали она составляет 2 % ;

для алюминия 1,8%.

Значительную роль в образовании напряжений в металле играют структурные превращения, происхо­ дящие при нагреве и затем при остывании металла шва и околошовной зоны. Эти превращения у низко­ углеродистой стали происходят при температуре вы­ ше 600 °С, т. е. выше температуры предела упругости.

Вследствие этого они не сопровождаются образова­ нием напряжений, так как металл находится в пла­ стическом состоянии и при изменении объема пласти­ чески деформируется. Возникновение напряжений при охлаждении наблюдается у легированных закаливаю­ щихся сталей, ввиду того что распад аустенита с об­ разованием закалочных структур (мартенсита) у них происходит при более низких температурах (200— 350 °С), когда металл находится в упругом состоянии.

Превращение в мартенсит сопровождается увеличени­ ем объема;

прилегающий к нему металл будет испы­ тывать растягивающие напряжения, а участки со структурой мартенсита — сжимающие. Если сталь не­ достаточно пластична, в приграничных между этими участками районах могут образовываться трещины, к для предупреждения их появления потребуются до­ полнительные технологические меры.

Напряжения и деформации, возникающие от нагре­ ва и остывания стального листа, наглядно можно пока­ зать при наплавке с большой скоростью валика на кромку полосы (рис. 15.3). На рис. 15.3, 6 видно, как деформировалась полоса непосредственно после наплавки валика еще до его остывания. Под влиянием тепла дуги и наплавки валика кромка удли­ нилась вместе с прилегающим металлом и заставила удлиниться и изогнуться остальную часть полосы 2, что вызвало в ней напряжения растяжения, а в поло­ се 1 напряжения сжатия. Эти напряжения вызовут в полосе 1 пластические деформации — после остыва­ ния она станет толше и короче первоначальных разме­ ров. Пластические деформации в полосе 1 неизбежны, так как температура ее нагрева более 600°С, следо о) Рис., 15.3. Н а п р яж ен и я я деф о р м ац и и при н ап л ав ке ва л и к а иа к рой ку по а — п олоса, б - полоса после н ап л авки вал и ка д о осты ван ия в - поло-а после осты ван ия с эпю рой н ап р яж ен и й, / — часть полосы н ягоетяя лп тем п ерату р ы более 600 С 2 — о с т ал ьн а я часть полосы, 5 — х а р ак те р ос­ таточ ны х пластически х деф о р м ац и й v а) б) № \| / 'Л чцщжгт ИЙ Рис. 15.4. О статочн ы е п родольны е н ап р я ж ен и я прн сварпе двух полос (а), при сварке т а в р а (б) вательно выше предела текучести. По мере охлажде­ ния полосы 1 и валика полоса будет сокращаться, и ей в этом будет препятствовать полоса 2. В результате в поносе 2 возникнут напряжения сжатия, а в полосе 1 напряжения растяжения. На эпюре напряжений они заштрихованы. Незаштрихованнэя часть эпюры х а ­ рактеризует деформацию полосы / в пластическом состоянии. Общий вид полосы с наплавленным вали­ ком на кромке показывает остаточные напряжения и деформации, вызванные сваркой. Напряжения в ней уравновешены, сумма напряжений растяжений (—) и сжатий ( + ) равна нулю.

Приведенный пример образования деформаций и напряжений при наплавке валика на кромку полосы характерен и для других конструкций. Если соединить две полосы стыковым швом (рис. 15.4, а ), то в каж ­ дой полосе характер напряжений от сварки будет с не­ которым допущением такой же, как при наплавке на 13-5 4 8 Рис. 15.5. Д еф о р м а ц и я с т ы к а Рис. 15.6. Д еф о р м ац и и и н ап р я ж ен и я, и з-за неправильной свар ки вы зван н ы е неп равильной сваркой н а п роход а — у гловы е д еф о р м ац и и ;

б — трещ ина в зам кн у то м кон туре сварки ее кромку валика (рис. 15.3, в ). Общая эпюра напря­ жений, приведенная на рис. 15.4, а, показывает, что в шве и прилегающем металле будут напряжения ра­ стяжения, равные пределу текучести, и пластические деформации растяжений, а в основном металле полос, не подвергавшемся нагреву выше 600 °С (температуры предела текучести) — только напряжения сжатия.

Распределение напряжений зависит от ширины полос.

Деформации и напряжения при сварке тавра (рис.

15.4,6 ) по своему характеру похожи иа деформации и напряжения при наплавке валика на кромку полосы.

Однако, так же, как у стыковых соединений, они зави­ сят от толщины и размеров соединяемых элементов, от последовательности и режимов сварки, качества металла и других причин. На эпюре показаны про­ дольные напряжения в тавровом соединении, вызвав­ шие его изгиб. Неправильная последовательность сварки также может вызвать непоправимые деформа­ ции (рис. 15.5). В результате сварки на проход свари­ ваемые кромки сомкнулись и даже перекрыли одна другую. Большие угловые деформации могут быть вызваны поперечной усадкой стыкового или углового шва (рис. 15.6, а ). Жесткое закрепление свариваемых деталей и образование замкнутого контура является причиной трещин в шве и зоне термического влияния (рис. 15.6, 6 ). При сварке листовых конструкций, на­ пример резервуаров с плоскими днищами, большим дефектом являются «хлопуны» — местные вогнутое iи или выпуклости, достигающие иногда значительных размеров. Они появлякися вследствие неправильной последовательности сварки швов, слишком большого тепловложения (чрезмерной погонной энергии) и мо­ гут быть причиной разрушения конструкции.

15.2. Меры борьбы с деформациями и напряжениями Д л я борьбы с остаточными деформациями и на­ пряжениями следует соблюдать следующие правила.

1. При сборке конструкций применять по возмож­ ности сборочные приспособления (стяжные планки, клинья и т.п.), обеспечивающие свободное перемеще­ ние свариваемых конструкций от усадки швов. При­ хватки можно применять только для стыков деталей из тонкого металла (3—5 мм) и в нахлесточных соеди­ нениях. Следует строго соблюдать размеры притупле­ ний, зазоров и соосность элементов.

2. Выполнять необходимую последовательность сварки швов;

чередование слоев двухстороннего шва (рис. 1 5.7,а ) : чередование сварки поясных швов б а­ лок (рис. 1 5.7,6 ) ;

строго выполнять последователь­ ность и порядок сварки швов, указанные в типовой технологии или проекте производства сварочных ра­ бот.

3. Не допускать превышения величины тепловложе­ ния в шов (увеличения силы сварочного тока по сравнению с рекомендуемой для электродов применяе­ мого типа и диаметра).

4. Использовать жесткое закрепление деталей перед сваркой для уменьшения их деформаций (если это предусмотрено технологической запиской или иструк цией) с помощью прихваток или приспособлений;

ис­ пользовать вибрацию конструкций в процессе сварки для уменьшения деформаций и напряжений.

5. При сварке пластических сталей и металлов ис­ пользовать проковку слоев шва непосредственно за сваркой (если это предусмотрено технологической запиской).

6. Использовать предварительный обратный выгиб листовых деталей (стенок и полок балок, листов кор­ пуса резервуаров и др.) для предупреждения угловой деформации (рис. 15.8).

7. При сварке листовых резервуарных конструкций (днищ и корпусов) сперва сваривать стыки между листами, а потом стыки между полосами или поясами, 13* а) 5) Рис. 16.7. Ч ередован ие швов а — при свар ке двусторон него ш ва;

б — при с вар к е поясны х ш вов б ал ки ;

1 - 1 0 — п о сл едо вательн о сть швов 5) а) Рис. 15.8. П р едвар и тел ьн ы й о бр атны й вы гиб д л я п р ед у п реж д ен и я угл о­ вой деф о р м ац и и а — полок б а л о к, б — листов р е зе р ву а р а при обратном порядке не исключены появление трещин в местах пересечений швов, а также увеличение ко­ робления конструкций.

8. В необходимых случаях применять предвари­ тельный и сопутствующий подогревы.

9. Применять в необходимых случаях общую или местную термическую обработку сварных соединений.

Из перечисленных способов снижения напряжений и деформаций обязательными для сварщика являются правила, указанные в п.п. 2, 3 и 7, остальные следует применять по указанию руководителя сварочных р а ­ бот или если они предусмотрены техническими усло­ виями, а также другими технологическими докумен­ тами.

Правка деформированных после сварки конструк­ ций широко применяется на заводах и мастерских при недопустимом искажении формы и размеров конст­ рукций. Различают три метода правки: механическую, Р йс. 15.9. М еханическое и справление деф о р м ац и и а — грибовидностн б а л к и ;

б — серповидности л и с та ;

1 — вал ки вал ьц о в;

2 — п одкл ад н о й л и ст;

3 — и сп р авл яем ы й л и ст;

Р — усилие Рис. 15.10. Терм ическое и сп равление деф о р м ац и и а — серповидностн л и с та ;

б — и зги ба свар но го т а в р а ;



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.