К снижению стойкости швов против образования трещин приводит повышение содержания в них углерода и в меньшей степени — кремния. Поэтому применение флюсов, окисляющих углерод в сварочной ванне, способствует увеличению стойкости швов против образования трещин.
Отрицательное влияние на стойкость швов против образо вания трещин оказывает и фосфор.
Влияние ф лю са на отделимость ш лаковой корки. Легкая от делимость шлаковой корки — необходимое условие высокой про изводительности сварочных работ.
Степень прилипания шлака к поверхности шва зависит от характера взаимодействия жидкого шлака и затвердевшего металла. Жидкий сварочный шлак может оказывать окисляющее действие на поверхность уже затвердев шего шва. Шлак прочно удерживается на поверхности шва тогда, когда эта поверхность окислена, а в составе шлака имеются соединения, которые могут прочно сцепляться с этой поверхностью. Такими соединениями при сварке яв ляются оксиды алюминия, хрома и ванадия.
Механическому удержанию шлака (заклиниванию в разделке) способст вуют такие дефекты шва, как подрезы, подвороты и т. п. Заклинивание части шлака наблюдается при многослойной сварке в узкую и глубокую разделку
и при сварке угловых |
швов. Отделимость |
шлаковой корки |
от поверхности |
шва улучшается и при |
увеличении разности температурного |
коэффициента |
|
линейного расширения |
шлака и металла |
шва- |
|
Способы дуговой сварки под флюсом
Одноэлектродная сварка ведется проволокой 0 1,6—6 мм. При толщине металла до 20 мм возможна односторонняя сварка, но предпочтительна сварка с двух сторон.
Д вухэлект родная |
сварка возм ож н а двух вариантов: с попе |
||||||
речным |
(рис. 4.2, а) |
и последовательны м |
(рис. 4 .2 ,6 ) |
располо |
|||
жением |
электродов |
[7]. В |
сварочную |
цепь |
проволоки |
вклю чены |
|
параллельно, а |
ток |
к ним |
подводится |
от |
общ его источника пи |
||
тания. П од ач а |
проволок осущ ествляется сдвоенными |
роликам и . |
|||||
Рис. 4.2. Двухэлектродная сварка под флюсом
жет изменяться от 0,5 до 4. Закономерности изменения формы шва обусловлены главным образом режимом сварки и практи чески мало зависят от типа сварного соединения.
Параметры режима условно можно разбить на основные и
дополнительные. К |
о с н о в н ы |
м относятся: уровень тока, его |
|
род и полярность, |
напряжение |
дуги, |
диаметр (сечение) элект |
родной проволоки, |
скорость сварки. |
При сварке под флюсом |
|
с постоянной скоростью подачи электродной проволоки часто вместо тока оперируют определяющим его понятием «скорость подачи электродной проволоки» (м/ч). Чем выше скорость по дачи, тем больше должен быть ток, чтобы расплавить прово локу, подаваемую в сварочную ванну.
К д о п о л н и т е л ь н ы м параметрам режима сварки под флюсом можно отнести: величину вылета электродной прово
локи, состав и строение флюса (плотность, размеры частиц), положение изделия и электрода при сварке.
Глубина провара и ширина шва зависят практически от всех параметров режима. С увеличением силы тока глубина провара также увеличивается. Род и полярность тока также влияют на форму и размер шва. При сварке постоян ным током обратной полярности глубина провара примерно на 40—50 % больше, чем при сварке постоянным током прямой полярности. При сварке переменным током глубина провара на 15—20 % ниже, чем при сварке по стоянным током обратной полярности.
Уменьшение диаметра электродной проволоки приводит к увеличению глубины провара и уменьшению ширины шва.
Напряжение дуги при сварке под флюсом оказывает весьма незначитель ное влияние на глубину провара. Ширина шва связана с напряжением на электродах прямой зависимостью. С увеличением напряжения ширина шва увеличивается.
Влияние скорости сварки на глубину провара неоднозначно. При малых скоростях сварки (10—12 м/ч) глубина провара при прочих равных условиях минимальная. Повышение скорости сварки до некоторого значения, завися щего от условий сварки, приводит к увеличению глубины провара. В преде лах часто применяемых режимов глубина провара лишь незначительно изме няется с изменением скорости сварки. Ширина шва связана со скоростью сварки обратной зависимостью.
Состав и строение флюса оказывают заметное влияние на глубину про вара и ширину шва. Чем меньше насыпная масса флюса, тем больше объем полости, образующейся вокруг столба дуги, и тем большей подвижностью обладает дуга. При этом ширина шва увеличивается, а глубина провара па дает. При увеличении насыпной массы флюса зависимость обратная.
Подогрев свариваемых кромок выше 100°С приводит к увеличению глу бины провара и ширины шва.
На форму сварочной ванны, и в первую очередь на глубину провара, существенное влияние оказывают состав и свойства основного металла. Так, при сварке углеродистой конструкционной стали, высоколегированной стали и алюминия наибольшая глубина проплавления получается при сварке алю миния, средняя — для высокоуглеродистой стали и минимальная — при сварке углеродистой стали. Это связано с теплопроводностью и плотностью указан ных металлов.
Влияние зазора между кромками на форму, очертания и размеры шва незначительно, но заметно сказывается на соотношении долей электродного и основного металла в шве. Чем больше зазор или площадь сечения разделки кромок, тем меньше доля основного металла в шве.
Основные типы соединений, конструктивные элементы и их размеры в на стоящее время регламентируются двумя стандартами: ГОСТ 8713—79 «Свар ка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры» н ГОСТ 11533—75 «Автоматическая и полуавтоматиче ская дуговая сварка под флюсом. Соединения сварные под острыми и ту пыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры».
Подготовка элементов к сварке под флюсом проводится лю бым механическим способом или методом термической резки (кислородной, плазменной).
Перед сборкой свариваемые кромки должны быть высушены и тщательно очищены от ржавчины, окалины, масла, краски и других загрязнений. Наряду с кромкой свариваемых элементов очищают прилежащие поверхности шириной 30—40 мм. Уда ляя ржавчину и загрязнения с поверхности собранных листов, необходимо следить, чтобы они не попали в зазоры между кромками.
Сборку и сварку элементов со стыковыми швами проводят на стеллажах или специальных приспособлениях. Зазор и вза имное расположение листов при сварке стыковых швов без раз делки кромок фиксируется прихватками и технологическими (выводными) планками. Длина прихваток 50—100 мм, расстоя ние между прихватками по длине стыка <500—550 мм, высота усиления прихватки ^ 3 —4 мм. Длина выводной планки дол жна быть на 40—50 мм больше кратера основного шва. Ши рина— обычно принимается равной 70—100 мм.
При сборке стыковых соединений с разделкой кромок при хватки по длине стыка ставить не рекомендуется. Листы перед сваркой скрепляют концевыми планками.
Сборку тавровых соединений обычно выполняют в специ альных кондукторах, либо на стеллажах по разметке. Перед сборкой все кромки и места под сварку должны быть очищены от ржавчины и других загрязнений. Зазор между сваривае мыми элементами должен быть по возможности минимальным. Перед сваркой элементы соединяются прихватками (длина при хваток 80—120 мм, катет <5X 5 мм, расстояние между прихвзтками 500—600 мм; при необходимости оно может быть меньше).
Если зазор между элементами превышает 2 мм, разрешается выполнять подварку штучными электродами со стороны, про тивоположной первому шву. Перед сваркой все прихватки дол жны быть очищены от шлака и брызг.
Сварка угловых швов, как правило, должна начинаться и заканчиваться на выводных технологических планках.
Основной объем работ по автоматической сварке выполняется электродными проволоками 03, 4 и 5 мм. Режимы сварки вы
бираются в зависимости от толщины свариваемого металла, вида разделки кромок, количества проходов и способа удержа ния сварочной ванны (флюсовая подушка, ручная подварка, медная охлаждаемая подкладка, остающаяся стальная под кладка, керамическая подкладка).
Режимы сварки определяются следующими параметрами: силой тока сварки (прямо пропорциональна подаче электрод ной проволоки), напряжением дуги, диаметром сварочной про волоки, вылетом электрода, скоростью сварки, а также углом наклона электрода или изделия.
Технология и техника сварки под флюсом весьма разнооб разны и определяются конструкцией сварного соединения, кон фигурацией и протяженностью швов, толщиной и химическим составом свариваемого металла, применяемой аппаратурой (одно-, двух-, многодуговая) и др. Ориентировочные режимы сварки под флюсом наиболее распространенных типов швов приведены в табл. 4.1. Сборку соединений под сварку выпол няют согласно требованиям ГОСТ 8713—71.
Стыковые швы
Односторонней однопроходной сваркой соединяют металл тол щиной до 30 мм. Более толстый металл, как правило, свари вают двусторонними однопроходными или многопроходными швами. В настоящее время сварку под флюсом используют для сварки металла толщиной до 120—150 мм.
Одностороннюю сварку применяют, если металлы не вос приимчивы к сварочному перегреву, а швы не склонны к обра зованию кристаллизационных трещин. При односторонней
сварке тонкого металла (толщиной до 4—6 мм, без разделки кромок) стремятся уменьшить зазор при сборке, свести его
практически к нулю.
При бесскосной односторонней сварке более толстого ме талла (толщиной 10—12 мм) для уменьшения избытка наплав ленного металла и увеличения глубины провара стыки соби рают с зазором.
Как в первом, так и во втором случаях поддерживающие подкладки или подварка обязательны. Если доступ к стыку имеется только с одной стороны, то либо сварку выполняют на остающейся стальной подкладке, либо стык собирают «в замок».
Сварка стыковых соединений на остающейся подкладке при меняется преимущественно при соединении тонких листов (до 10 мм) и для кольцевых соединений цилиндрических конструк-
се
а»
Эскиз заготовки кромок
|
Толщина свариваемо металлаго |
приЗазор ммсборке, |
ПАРАМЕТРЫ |
РЕЖИМОВ СВАРКИ |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Напряжение |
|
|
|
||||
|
|
|
*э* |
|
дуги* |
(7, |
В |
м/ч |
|
|
|
|
Тип шва |
'св- А |
|
|
|
Применение |
|||
|
|
мм |
- |
= , |
ОП |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
5 |
0—2 |
Односторонний |
4 |
575—625 28-30 |
26—28 |
48—50 |
Сварка |
стыковых |
||
8 |
2—4 |
» |
5 |
675—725 |
32—36 |
26—28 |
30—32 |
швов на флюсовой |
||
8 |
2—4 |
Двусторонний |
5 |
650—700 |
34—38 |
30—32 |
35—37 |
подушке с обяза |
||
10 |
2—4 |
Односторонний |
5 |
700—750 |
34—38 |
30—32 |
28—30 |
тельным зазором |
||
10 |
1—3 |
Двусторонний |
5 |
650—700 |
34—38 |
30—32 |
32—34 |
|
|
|
12 |
4—5 |
Односторонний |
5 |
750—800 |
36—40 |
30—34 |
25—27 |
|
|
|
12 |
2—4 |
Двусторонний |
5 |
675—725 |
36—40 |
30—34 |
30—32 |
|
|
|
>17 |
|
1-й шов |
5 |
750—800 |
_ |
36—38 |
20,0—22,0 |
Многослойная |
||
|
|
2-й и последую |
5 |
825—875 |
— |
36—38 |
20,0—22,0 |
сварка |
стыковых |
|
|
|
щие швы |
|
|
|
|
|
|
швов |
|
6 |
|
|
4 |
575—600 |
34—36 |
30—32 |
52—54 |
Сварка |
угловых |
|
8 |
— |
— |
4 |
575—625 |
34—36 |
32—34 |
30—32 |
швов св лодочку» |
||
10 |
|
|
5 |
675—725 |
34—36 |
32—34 |
30—32 |
|
|
|
|
|
|
4 |
480—500 |
|
28—30 |
58—60 |
Сварка |
угловых |
|
|
|
|
4 |
675-700 |
|
32—34 |
48—50 |
швов св угол» |
||
ОП — обратная полярность тока.
циЙ, когда наличие п одкладки допустим о (по условиям р аб о ты ).
П од кл ад ка |
и зготавли вается из хорош освариваем ой стали то л |
щиной 3— 6 |
и ш ириной 30— 50 мм. |
Сварка «в замок» имеет много общего со способом сварки на остающейся подкладке. Соединения «в замок» применяют в ответственных изделиях, например в котлах высокого давле ния. Такое соединение предохраняет металл от прожога, кроме того, оно очень удобно при сборке крупногабаритных, тяжелых изделий.
Односторонняя автоматическая сварка по ручной подварке корня шва применяется тогда, когда изделие невозможно кан товать при сварке или необходимо его транспортировать на ме сто сварки.
Односторонняя сварка на флюсовой подушке наиболее рас пространена в промышленности для сварки конструкций типа полотнищ и для кольцевых швов. При односторонней сварке стыковых соединений на флюсовой подушке к качеству сборки предъявляются более высокие требования, чем при сварке на остающихся подкладках и для технологии с ручной подваркой.
При сварке листов толщиной > 8 мм прижатие флюса соз дается благодаря собственному весу изделия. Сварка на флюсо вой подушке (табл. 4.2) ведется как с разделкой, так и без раз делки с обязательным технологическим зазором. Для получе ния доброкачественных швов с плавкой и стабильной формой корневого валика автоматическую одностороннюю сварку под флюсом выполняют на медной и флюсомедной подкладке. Сле дует отметить, что качественные швы в этом случае получаются только при полном прижатии подкладки к изделию, постоян ном по длине стыка зазоре и строгом соблюдении точной сборки стыка (без депланации кромок). Смещение стыкуемых кромок
|
|
Т А Б Л И Ц А 4. 2 |
ТИПОВЫЕ РЕЖИМЫ |
СВАРКИ |
МАЛОУГЛЕРОДИСТЫХ |
И НИЗКОЛЕГИРОВАННЫХ |
СТАЛЕЙ |
НА ФЛЮСОВОЙ ПОДУШКЕ |
Ii
|
|
|
|
|
|
|
Давление |
Толщина |
Ширина |
|
|
|
|
воздуха |
|
d9, мм |
'ев- А |
1/д. В |
°св* х/ч |
в шланге |
|||
металла, мм |
зазора |
мм |
флюсовой |
||||
|
в стыке, |
|
|
|
|
подушки, |
|
|
|
|
|
|
|
|
кПа |
2 |
0— 1,0 |
|
1,6 |
120 |
24—28 |
43,5 |
80 |
3 |
0 -1 ,5 |
|
2 |
275—300 |
28—30 |
44,0 |
80 |
5 |
0—2,5 |
|
3 |
400—425 |
25—28 |
70,0 |
80 |
|
2 |
425—450 |
32—34 |
35,0 |
100—150 |
||
8 |
0—3,5 |
|
4 |
575—625 |
28—30 |
46,0 |
100 |
|
4 |
725—775 |
30—36 |
34,0 |
100—150 |
||