Книга. Юрий Федорович ПодольскийСварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка
 Скачать 6.42 Mb.
|
|
Высокоуглеродистые стали плохо свариваются из-за образования трещин в закалоч- ных структурах основного металла. Вид пламени – нормальное или слегка науглероживаю- щее. Его тепловую мощность выбирают исходя из расхода ацетилена 75–90 дм 3 /ч на 1 мм толщины металла. Сварку выполняют левым способом без поперечных колебаний мундштука горелки с применением флюсов и проволок тех же марок, что и при сварке среднеуглеродистых сталей. Обязателен подогрев до температуры 250–350 °C. После сварки рекомендуется проковка шва с последующей нормализацией или отпуском. Сварка легированных сталей Низколегированные строительные стали 10ХСНД и 15ХСНД обладают хорошей свариваемостью. Вид пламени – нормальное. Его тепловую мощность выбирают исходя из следующих значений расхода ацетилена на 1 мм толщины металла: – при левом способе сварки – 75—100 дм 3 /ч; – при правом – 100–130 дм 3 /ч. Сварку осуществляют как левым, так и правым способами без флюса с применением в качестве присадочного материала сварочной проволоки марок Св-08, -08А и -10Г2. Для улучшения механических свойств металла шва его проковывают при температуре светло-красного каления (800–850 °C), а затем осуществляют нормализацию. Низколегированные теплоустойчивые стали (молибденовые 12М, 15М, 20М и 2MЛ и хромомолибденовые 12ХМ, 15ХМ, 20ХМ и 30ХМ) способны закаливаться на воздухе. При сварке происходит выгорание хрома и молибдена. Вид пламени – нормальное, расход ацетилена – 100 дм 3 /ч на 1 мм толщины металла. Сварку проводят как левым, так и правым способами без применения флюса с исполь- зованием в качестве присадочного материала сварочной проволоки марок Св-08ХНМ, – 10ХНМА, – 18ХМА, – 08ХМ и -10ХМ. Рекомендуется предварительный подогрев стыка до температуры 250–300 °C. При толщине металла до 5 мм сварку осуществляют за один проход с минимально возможным числом перерывов. При вынужденных перерывах перед возобновлением сварки необходимо подогреть весь стык до температуры 250–300 °C. По окончании сварки пламя горелки следует медленно отвести вверх от стыка, чтобы газы полностью выделились из рас- плавленного металла. Затем сваренные детали нагревают горелкой: соединения из молибде- новой стали – до температуры 900–930 °C, а из хромомолибденовой – до 930–950 °C. После нагрева изделия охлаждают на воздухе. Низколегированные хромокремнемарганцовистые стали (20ХГС, 25ХГС, 30ХГС, 30ХГСА и 35ХГС) имеют склонность к закалке. Выгорание хрома и кремния приводит к образованию оксидов, шлаков и непроваров. Вид пламени – нормальное, расход ацетилена 75—100 дм 3 /ч на 1 мм толщины металла. Сварку проводят преимущественно левым способом без флюса. Для неответствен- ных конструкций используют сварочную проволоку Св-08 и -08А; для ответственных – Св-18ХГСА, – 19ХГС, – 13ХМА, – 18ХМА. Сварку рекомендуется выполнять без перерывов, не задерживая пламя горелки на одном месте. Для снижения уровня деформаций сварку осуществляют от середины шва к краям обратноступенчатым способом. Для устранения образования трещин в металле шва и околошовной зоне изделия после сварки медленно охлаждают. Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 103 Среднелегированные и высоколегированные хромистые стали (1X13, 2X13 и др.) склонны к образованию закалочных структур на воздухе и трещин в области шва и около- шовной зоне. Вид пламени – нормальное; расход ацетилена – 70 дм 3 /ч на 1 мм толщины металла. В качестве присадочного материала используют сварочную проволоку марок Св-02Х19Н9, -04Х19Н9 и -06Х19Н9Т. Сварку проводят с применением флюса следующего состава, %: борная кислота – 55, оксид кремния – 10, ферромарганец – 10, феррохром – 10, ферротитан – 5, титановая руда – 5, плавиковый шпат – 5. Сварку выполняют в один слой с предварительным подогревом до температуры 200– 250 °C и максимально допустимой скоростью, без перерывов и повторного нагрева. При тол- щине металла до 3 мм применяют левый способ сварки, при толщине свыше 3 мм – правый. Высоколегированные (содержащие свыше 10 % легирующих элементов) хромистые (свыше 14 % хрома) и хромоникелевые стали сваривать газовой сваркой не рекомендуется из-за резкого ухудшения их эксплуатационных свойств. Сварка чугуна Горячая сварка чугуна отличается предварительным подогревом свариваемой детали до температуры 500–700 °C в печи или горне и равномерным медленным охлаждением после сварки. Вид пламени – нормальное или слегка науглероживающее. Его тепловую мощность выбирают исходя из расхода ацетилена 120 дм 3 /ч на 1 мм толщины свариваемого металла. Сварку осуществляют с применением флюсов (см. табл.17), способствующих удале- нию образующихся тугоплавких оксидов. В качестве присадочного материала используют чугунные прутки марки А, которыми перемешивают сварочную ванну для более полного выделения газа. Во избежание образования закалочных структур следует исключить возможность быстрого охлаждения нагретых участков конструкции. Чтобы деталь во время сварки не охлаждалась, ее закрывают листовым асбестом, оставляя открытыми лишь места сварки. После наложения шва пламя горелки отводят от поверхности детали на 50–60 мм, подогре- вая наплавленный металл в течение 1–1,5 мин. По окончании сварки изделие медленно охлаждается вместе с печью, где проводился подогрев, либо оно может быть укрыто асбестовыми листами или песком. Холодную сварку чугуна обычно применяют при ремонте отбитых частей деталей. Вид пламени – нормальное или слегка науглероживающее. Расход ацетилена состав- ляет 100–120 дм 3 /ч на 1 мм толщины металла, тепловая мощность пламени – максимально возможная. Перед сваркой необходимо подогреть завариваемые кромки пламенем горелки. Сварку проводят как левым, так и правым способами в зависимости от толщины дета- лей, с применением флюсов (см. табл. 17) и присадочных материалов в виде прутков марок А и Б. Шов формируют в нижнем положении. После сварки горелку в течение 2–3 мин мед- ленно отводят от сварного шва. Место сварки защищают асбестовыми листами или песком. При заваривании дефектов сварку рекомендуется проводить отдельными сварочными ваннами длиной 20–50 мм. Пайкосварка чугуна заключается в том, что до температуры плавления нагревают не свариваемый металл, а легкоплавкий (820–860 °C) присадочный материал, смачивающий свариваемые кромки. Вид пламени – строго нормальное. Вместо ацетиленокислородного пламени можно использовать пропанокислородное. Его тепловую мощность выбирают исходя из расхода пропана 60–70 дм 3 /ч на 1 мм толщины металла. Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 104 Перед сваркой изделие подогревают горелкой до температуры 300–400 °C. Толстостен- ные изделия и конструкции сложной формы нагревают в печи. На нагретую поверхность наносят слой специального флюса марки ФСЧ-2 или МАФ-1 (см. табл. 18). Специальные чугунные присадочные прутки марки НЧ-2 или УНЧ-2 также покрывают флюсом, предварительно подогрев их. Места сварки зачищают до металличе- ского блеска. Вместо чугунных прутков эффективно применение латунной проволоки с более низкой температурой плавления (700–750 °C), при которой в чугуне не происходит структурных изменений. В качестве присадочного материала используют проволоку ЛOK 59-1-03 или ЛОМНА 49-05-10-4-0,4 и специальные флюсы – ФПСН-1 и ФПСН-2. Сварку проводят левым способом. Расстояние между ядром пламени и концом прутка должно составлять 2–3 мм, угол между горелкой и деталью – 20–30°. После сварки изделие медленно охлаждают под слоем асбеста или в песке. Сварка цветных металлов К цветным металлам, которые хорошо соединяются газовой сваркой, относятся медь, алюминий и их сплавы. Сварка меди. Высокая теплопроводность меди требует применения более мощного пламени, чем при сварке стали. При плавлении медь поглощает газы, находящиеся в воз- духе, которые затрудняют газовую сварку и приводят к порообразованию. Склонность меди к окислению способствует образованию тугоплавких оксидов, что вкупе с примесями (сви- нец, сера, висмут и кислород) ухудшает ее свариваемость. Сильное тепловое расширение приводит к значительным деформациям металла. Вид пламени – строго нормальное. Его тепловую мощность выбирают в зависимости от толщины свариваемых деталей: – до 4 мм – исходя из расхода ацетилена 150–175 дм 3 /ч на 1 мм толщины металла; – при толщине 4—10 мм – 175–225 дм 3 /ч. Если толщина меди превышает 10 мм, сварку проводят двумя горелками: первая осу- ществляет подогрев, вторая – непосредственно сварку. Пламя должно быть «мягким» (с минимально возможной длиной ядра). Сварку выполняют с применением флюса, предохраняющего медь от окисления (см. табл. 20). Для присадки используют прутки и проволоку из меди и ее сплавов с серебром, никелем, железом и другими металлами. Диаметр присадочной проволоки должен состав- лять 0,5–0,75 толщины металла, но не более 8 мм. Сварку проводят как левым, так и правым способами с максимальной скоростью, без перерыва и за один проход. Для компенсации потерь теплоты вследствие ее отвода в основ- ной металл применяют предварительный и сопутствующий подогрев свариваемых кромок. Сварку выполняют на асбестовой подкладке. После сварки металла толщиной до 4 мм шов проковывают в холодном состоянии, при большей толщине – при нагреве до температуры 550–600 °C с охлаждением в воде. Сварка латуни. Температура ее плавления изменяется в пределах 800–900 °C в зави- симости от содержания цинка. Поглощение газов металлом в расплавленном состоянии при- водит к порообразованию. Отмечается склонность металла шва и околошовной зоны к обра- зованию трещин при температуре 300–600 °C. Сравнительно высокая теплопроводность латуни требует применения более мощного пламени, чем при сварке стали. Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 105 Выгорание цинка при сварке латуни оказывает отрицательное влияние на здоровье сварщика. Вид пламени – окислительное, препятствующее выгоранию цинка из-за наличия оксидной пленки на поверхности свариваемого металла. Расход ацетилена 100–120 дм 3 /ч на 1 мм толщины металла. Изделия толщиной до 1 мм сваривают с отбортовкой кромок, 1–5 мм – с отторцован- ными кромками, 6—15 мм – с V-образной разделкой кромок, 15–25 мм – с Х-образной раз- делкой. Кромки должны быть зачищены до металлического блеска. Возможно их травление 10 %-ным раствором азотной кислоты, после чего детали промывают горячей водой и насухо протирают ветошью. Сварку проводят с максимально возможной скоростью левым способом с примене- нием флюсов (см. табл. 20) и присадочных проволок Л63, ЛК62-0,5 или самофлюсующейся присадочной проволоки ЛКБ062—0,2–0,04—0,5. Конец ядра пламени располагают на рас- стоянии 7—10 мм от свариваемой поверхности. Конец присадочной проволоки должен постоянно находиться в зоне сварочного пламени, которое направляют на проволоку. Ее дер- жат под углом 90° к мундштуку. После сварки швы подвергают проковке. Латуни, содержащие более 40 % цинка, про- ковывают при температуре выше 650 °C, а менее 40 % – в холодном состоянии. Затем про- водят отжиг изделия при температуре 600–650 °C. Сварка бронзы. Температура плавления бронзы – 950—1080 °C. К факторам, затруд- няющим проведение сварки и ухудшающим свойства сварного соединения, относятся выго- рание олова и цинка, высокая жидкотекучесть бронзы и порообразование. Вид пламени – строго нормальное. Его тепловую мощность выбирают исходя из рас- хода ацетилена 70—120 дм 3 /ч на 1 мм толщины металла. Пламя «мягкое», без перегрева жидкой ванны. Сварку проводят с применением тех же флюсов и присадочных материалов, которые используют при сварке меди. Работа ведется преимущественно левым способом в нижнем положении на подкладных элементах из асбеста или графита. Конец ядра пламени распо- лагают на расстоянии 7—10 мм от поверхности свариваемого металла. При сварке следует перемешивать сварочную ванну присадочным прутком, периодически добавляя флюс в жид- кий металл. Для получения соединений алюминиевых и кремнистых бронз газовая сварка используется редко. Они лучше свариваются аргонодуговым способом. Сварка алюминия и его сплавов Процесс сварки затрудняет оксидная пленка, а высокая теплопроводность материала требует повышенной мощности пламени. В алюминии и его сплавах возникают значитель- Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 106 ные остаточные напряжения и деформации, велика вероятность образования трещин. При нагревании алюминий не меняет цвет, что осложняет работу сварщика. Сварку проводят нормальным «мягким» пламенем. Его тепловую мощность выбирают исходя из расхода ацетилена 75 дм 3 /ч на 1 мм толщины металла. Основным видом соединений при газовой сварке алюминия и его сплавов является стыковое. Выполнять тавровые, угловые и нахлесточные соединения не рекомендуется. Кромки разделывают механическим способом и за 2 ч до сварки тщательно зачищают. Перед сваркой кромки деталей и присадочную проволоку промывают в течение 10 мин в щелоч- ном растворе, содержащем 20–25 г едкого натра и 20–30 г карбоната натрия на 1 дм 3 воды при температуре 65 °C с последующей промывкой в воде. После этого кромки и присадку протравливают в течение 2 мин в 15 %-ном растворе азотной кислоты, промывают в горячей и холодной воде, а затем сушат. Сварку осуществляют в нижнем положении за один проход с максимально возможной скоростью. Детали толщиной свыше 10 мм перед сваркой рекомендуется подогреть до тем- пературы 300–350 °C. Сварку проводят с применением флюсов (см. табл. 19), в качестве присадочного мате- риала используют сварочную проволоку одиннадцати марок (СвАК5, СвАМц, СвАМг3 и др.). После сварки остатки флюса тщательно удаляют. Левым способом сваривают детали толщиной до 5 мм, правым – толщиной свыше 5 мм. Сварку плоских конструкций целесообразно выполнять обратноступенчатым методом. Сварка свинца Свинец отличается низкой температурой плавления (327 °C) с образованием тугоплав- кого оксида РbО (температура плавления 850 °C). Низкие температура плавления и тепло- проводность позволяют применять при газовой сварке свинца газы-заменители ацетилена – пропан-бутан, водород, природный и городской газы, пары бензина и керосина. Наибольшее распространение получили нахлесточные и стыковые соединения. Листы толщиной до 1,5 мм сваривают встык без применения присадочного металла с отбортовкой кромок. Перед сваркой кромки тщательно зачищают до металлического блеска на ширину не менее 30 мм с обеих сторон шва. Детали толщиной до 6 мм сваривают встык без разделки кромок, а большей толщины – с разделкой под углом 30–35 °C каждой стороны. Мощность сварочного пламени выбирают из расчета 15–20 дм 3 /ч ацетилена на 1 мм толщины сварива- емого металла. Сварку свинца можно выполнять левым способом в любом пространственном положе- нии. Присадочным материалом являются полоски свинца или свинцовая проволока. Нако- нечник горелки должен быть наклонен к поверхности свариваемого металла под углом 45°. Для удаления оксидной пленки рекомендуется применять флюс, состоящий из равных частей канифоли и стеарина. Чтобы предотвратить протекание металла при сварке свинца, используют подкладки. Кислородная резка металла Сущность процесса кислородной резки Кислородная резка металлов возможна благодаря тому, что малоуглеродистая сталь, нагретая до температуры, близкой к температуре плавления (1300–1400 °C), способна интен- сивно сгорать в струе технически чистого кислорода. При кислородной резке для нагревания металла применяется такое же пламя, как и при сварке. Сначала нагревают небольшой уча- сток металла, намеченный линией разреза, а затем на нагретое место направляют струю кис- Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 107 лорода, перемещая одновременно подогревательное пламя дальше по линии разреза. Металл сгорает в струе кислорода, и по всей толщине разрезаемого металла образуется узкая щель. Соседние участки металла нагреваются сравнительно мало. При сгорании металла образуются жидкие шлаки, которые выдуваются струей кис- лорода. При перемещении подогревательного пламени и струи кислорода по размеченной линии процесс резки происходит непрерывно. Кислородная резка проста, не требует слож- ного оборудования, поэтому имеет широкое применение при сборке санитарно-технических деталей. Для сгорания 1 кг железа теоретически требуется от 0,29 до 0,38 м 3 кислорода, в зави- симости от того, какой окисел получается при горении – FeO или FезО4. Практический рас- ход кислорода может сильно отличаться от теоретического, так как в шлаках присутствуют оба окисла в различных соотношениях, часть металла удаляется из разреза в расплавленном состоянии, часть кислорода расходуется на выдувание жидкого металла и шлаков, а также теряется в окружающую среду. Для резки применяют технический кислород чистотой 98,8 —99,7 %. С понижением чистоты кислорода на 1 % его расход на 1 м длины резки возрас- тает на 25–35 %, а время резки – на 10–15 %. Это особенно заметно при резке стали боль- ших толщин. Применять для резки кислород чистотой ниже 98 % нецелесообразно, так как поверхность реза получается недостаточно чистой, с глубокими рисками и трудноотделяе- мым шлаком. Для резки металла кислородом необходимы следующие условия: – температура горения металла в кислороде должна быть ниже температуры плавле- ния, иначе металл будет плавиться и переходить в жидкое состояние до того, как начнется его горение в кислороде; – образующиеся окислы металла должны плавиться при температуре более низкой, чем температура горения металла, и не быть слишком вязкими; в противном случае кисло- родная резка без применения специальных флюсов невозможна; – количество тепла, выделяющееся при сгорании металла в кислороде, должно быть достаточно большим, чтобы обеспечить поддержание процесса резки. При резке стали около 70 % тепла, используемого для подогревания, выделяется при сгорании металла в кислороде и только 30 % подводится от подогревающего пламени; – теплопроводность металла не должна быть слишком высокой, иначе вследствие интенсивного теплоотвода процесс резки может прерваться. Перечисленным выше условиям наиболее полно отвечают чистое железо, низко– и среднеуглеродистые, а также низколегированные стали при содержании углерода до 0,3 %. На температуру загорания, кроме состава металла, оказывает влияние также состояние поверхности металла, величина его кусков, давление и скорость потока кислорода. Шероховатая поверхность облегчает загорание металла в кислороде. Порошок железа может воспламеняться в чистом кислороде при температуре 315 °C, т. е. значительно более низкой, чем прокатанный металл. Металл на поверхности крупного куска стали загорается при температуре 1200–1300 °C. При давлении 25 кгс/см 2 и скорости потока кислорода 180 м/с температура загорания углеродистой стали в кислороде снижается до 700–750 °C. Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 108 Среднеуглеродистые стали (углерод до 0,7 %) режутся хуже. Резка высокоуглероди- стых сталей вообще проблематична, а при С > 1 % резка вообще невозможна без специ- альных флюсов. Высоколегированные стали тоже не поддаются кислородной резке. Возможна только кислородно-флюсовая резка с применением специальных флюсов или плазменно-дуговая (с применением специального оборудования). Плазменно-дуговая резка применяется и для разделки алюминия и его сплавов, для которых кислородная резка исключена. Чугун не режется вследствие низкой температуры плавления и высокой температуры начала горения. Цветные металлы не поддаются кислородной резке из-за высокой температуры плав- ления их оксидов и значительной теплопроводности. |