Книга. Юрий Федорович ПодольскийСварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка
 Скачать 6.42 Mb.
|
|
Техника выполнения сварных швов Зажигать дугу можно двумя способами. Применение того или иного способа зажига- ния дуги (как, впрочем, и качество сварного шва) зависит от условий сварки и практических навыков сварщика. При одном способе электрод приближают перпендикулярно к поверхности изделия до касания металла и быстро отводят вверх на необходимую длину дуги. Прикосновение элек- трода к изделию должно быть кратковременным, иначе он приварится к изделию («прилип- нет»). Отрывать «прилипший» электрод следует резким поворачиванием его вправо и влево. При другом способе электродом вскользь «чиркают», как спичкой, по поверхности металла. Чиркать надо в направлении сварки, чтобы не оставлять лишних следов. Если элек- трод «прилип», скорее всего, его обмазка повреждена. В этом случае надо сжечь выступаю- щий из-под обмазки край электрода. После возбуждения дуги электрод должен выдерживаться некоторое время в точке начала наплавки, пока не сформируется сварной шов и не произойдет расплавление основ- ного металла. Сварочная ванна сначала будет маленькой, потом становится больше. В таком состоянии ее и надо удерживать. При этом не надо прямо смотреть на слепящую дугу. Сфо- кусируйтесь на зоне дальше дымящихся искр, на расплавленной ванне за электродом. Очень важно научиться удерживать постоянную длину дуги, т. е. зазор между концом электрода и основным металлом во время продвижения по шву. Длина дуги значительно вли- яет на качество сварки и зависит от марки и диаметра электрода, пространственного поло- жения сварки, разделки свариваемых кромок и т. п. Нормальной длина дуги считается в пре- делах 0,5–1,1 диаметра электрода. Показателями оптимальной длины дуги является резкий потрескивающий звук, ровный перенос капель металла через дуговой промежуток, малое разбрызгивание. Короткая дуга горит устойчиво и спокойно. Она обеспечивает получение высокока- чественного шва, так как расплавленный металл электрода быстро проходит дуговой про- межуток и меньше подвергается окислению и азотированию. При использовании тонкооб- мазанных электродов короткая дуга обеспечивает наилучшее качество сварки. Но слишком короткая дуга может вызывать «прилипание» электрода, дуга прерывается, нарушается про- цесс сварки. Длинная дуга горит неустойчиво с характерным шипением. Глубина проплавления недостаточная, расплавленный металл электрода разбрызгивается и больше окисляется и Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 61 азотируется. Шов получается бесформенным, а металл шва содержит большое количество оксидов. Чем лучше вы управляете длиной дуги, тем лучше будете варить. Помните, что интенсивная дуга отталкивает ванну и глубоко прогревает металл. При сварке надо следить, чтобы шов был на уровне свариваемой поверхности. Выбор длины дуги зависит от типа электрода и положения в пространстве изделия при сварке. При использовании тонкообмазанных электродов длина дуги должна быть мини- мально короткой, не более диаметра электрода. При шлакообразующих или газообразующих электродах длина дуги может быть от 3 до 5 мм. В зависимости от длины дуги меняется и напряжение в дуге. При длине дуги до 1,5 мм оно составляет 15–18 В, при длине дуги от 3 до 5 мм – до 22 В и даже 40 В. Выбирая ту или иную длину дуги, приходится учитывать положение свариваемого изделия. Вертикальная и потолочная сварки требуют более короткой дуги, чем при положе- нии изделия, требующем нижней сварки. В процессе сварки электрод постоянно находится в движении. Сварщик сообщает ему следующие движения (рис. 22, а): 1 – поступательное по оси электрода в сторону сварочной ванны (вследствие расплав- ления электрода), при этом для сохранения постоянства длины дуги скорость движения должна соответствовать скорости плавления электрода; Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 62 Рис. 22. Перемещения электрода при сварке: а — направления движения; б — угол наклона в горизонтальной и вертикальной плос- кости; в — сварка «углом вперед»; г– сварка под прямым углом; д– сварка «углом назад» 2 – перемещение вдоль линии свариваемого шва, которое называют скоростью сварки; скорость этого движения устанавливается в зависимости от тока, диаметра электрода, ско- рости его плавления, вида шва и других факторов; 3 – перемещение электрода поперек шва для получения так называемого уширенного валика – шва шире, чем ниточный сварной валик, получаемый при прямолинейном движе- нии. Этими движениями за один проход получают шов шириной до четырех диаметров элек- трода. Сварной шов, образованный в результате двух движений торца электрода – поступательного и вдоль линии шва, называют «ниточным». Его ширина при оптимальной скорости сварки составляет (0,8–1,5)d э . Ниточным швом заполняют корень шва при многослойной сварке, сваривают тонкие заготовки, выполняют наплавочные работы и производят подварку подрезов. Задача сварочного процесса – прогреть основной металл до расплавления, формируя сварочную ванну. Если ток мал, то металл не прогреется должным образом и сварочная ванна будет «бегать» за электродом. Если тока много, то основной металл будет слишком горячим, дуга будет прожигать металл, отталкивая его назад. Когда ток нормальный, ванна растека- Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 63 ется по поверхности, ее внешние края тонкие. Движением электрода можно расширять и передвигать ванну. В зависимости от ситуации установки тока могут меняться. Толстый металл рассеи- вает тепло, поэтому нужен больший ток. Тонкий металл расплавится быстро, поэтому тока надо меньше. Точные установки тока зависят от поведения ванны, а начинать надо с реко- мендованных установок. Но не бойтесь увеличивать или уменьшать ток. Огромное значение для качества шва имеет скорость перемещения дуги. Сварка зависит от температуры основного металла, поэтому нельзя говорить о токе без учета скорости сварки. Двигаем электрод быстрее – меньше тепла поступает в основной металл. Если двигать электрод слишком быстро, металл не будет прогрет, шов будет непроплавленным, узким, с малой выпуклостью, с крупными чешуйками наверху. Если двигаемся слишком медленно, тепла поступает больше, металл слишком сильно прогревается, ванна расплывается и становится трудно управляемой. Свар- ной валик становится слишком выпуклым, шов – неровным по форме, с наплывами по краям. Вследствие чрезмерно большого ввода теплоты дуги в основной металл часто образуется прожог, и расплавленный металл вытекает из сварочной ванны. В некоторых случаях, напри- мер при сварке на спуск, образование под дугой жидкой прослойки из расплавленного элек- тродного металла повышенной толщины, наоборот, может привести к образованию непро- варов. На тонком металле глубокий провар тем более не нужен. Чем тоньше металл, тем быст- рее надо двигаться. Можно применить такую технику: расплавить основной металл, затем длинной дугой охладить его и плавить снова. Этот метод можно использовать и для запол- нения зазоров в плохо подогнанных соединениях. Двигайте электрод в глубь зазора, потом отводите, чтобы остудить ванну, и так постепенно заполняйте шов. Это же движение исполь- зуется и при заполнении многослойного шва. Когда скорость перемещения соответствует току, ванна растекается, но остается управ- ляемой, ее края тонкие и шов одинаковой толщины. Когда вы научитесь хорошо управлять электродом, то сможете поставить чуть больший ток и увеличить скорость сварки. Больший ток обеспечит лучшее проплавление и более гладкий шов в итоге, но контролировать ванну при этом труднее. Сварка осуществляется в направлении как слева направо, так и справа налево, от себя и на себя. При этом положение электрода может быть «углом вперед», «углом назад» и «под прямым углом» (рис. 22, в – д). Конечно, у каждого сварщика есть излюбленная манера держать электрод, к которой он привык и использует в большинстве случаев. Но как пра- вило, положение «углом вперед» используется чаще всего для сварки горизонтальных, вер- тикальных, потолочных швов, сварки неповоротных стыков труб и т. д. При сварке таким методом уменьшается глубина провара и высота выпуклости шва, но заметно возрастает его ширина, что позволяет сваривать металл небольшой толщины. Лучше проплавляются кромки, поэтому возможна сварка на повышенных скоростях. Под прямым углом электрод держат обычно при необходимости варить в труднодо- ступных местах, а также при потолочной сварке. Сварка «углом назад» предпочтительна при работе с угловыми и стыковыми соедине- ниями. Она позволяет увеличить глубину провара и высоту выпуклости, но при том умень- шается ширина шва. Прогрев кромок недостаточен, поэтому возможны несплавления и образование пор. Кроме движений вдоль и в глубь шва перемещать электрод приходится чаще всего и поперек шва. Глубина проплавления основного металла и формирование шва главным обра- зом зависят от вида этих поперечных колебаний, которые обычно совершают с постоянными частотой и амплитудой относительно оси шва (рис. 23). Траектория движения конца элек- Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 64 трода зависит от пространственного положения сварки, разделки кромок и навыков свар- щика. При сварке с поперечными колебаниями получают уширенный валик, а форма про- плавления зависит от траектории поперечных колебаний конца электрода, т. е. от условий ввода теплоты дуги в основной металл. Зигзагообразные прямые движения по ломаной линии (рис. 23, а, к) применяют для получения наплавочных валиков при сварке встык без скоса кромок в нижнем положении и если нет вероятности прожечь деталь. Чтобы не произошло прогара, смотрите на верхний край сварочной ванны каждый раз, когда меняете направление. Движения полумесяцем вперед (рис. 23, б) применяют для стыковых швов со скосом кромок и для угловых швов с катетом менее 6 мм, выполняемых в любом положении элек- тродами диаметром до 4 мм. Такие же движения полумесяцем назад используют для сварки в нижнем положении, а также для вертикальных и потолочных швов с выпуклой наружной поверхностью. При необходимости усилить прогрев свариваемых кромок на краях зигзагов электрод слегка при- держивают (рис. 23, в). Движения треугольником (рис. 23, д) применяют для угловых швов с катетом более 6 мм и стыковых швов со скосом кромок в любом пространственном положении. Дает хоро- ший провар корня шва. Для сварки толстостенных конструкций с гарантированным про- плавлением корневого участка в корне шва электрод задерживают. Петлеобразные и круговые движения (рис. 23, е – и, л) используют для усиленного прогревания кромок шва, особенно при сварке высоколегированных сталей. Электрод задер- живают на краях, чтобы не было прожога в центре шва или вытекания металла при сварке вертикальных швов. Во время круговых движений при поперечном перемещении электрода смотрите поверх «мостика» – границы ванны и шлака, потом на другую сторону и распре- деляйте ванну по кругу. Рис. 23. Основные виды траекторий поперечных движений рабочего конца электрода при слабом (а – б), усиленном (в – з) прогреве свариваемых кромок; усиленном прогреве одной кромки (и – к); прогреве корня шва (л) Нужно понимать, что расплавленная ванна следует за теплом. Когда вы передвига- ете электрод вдоль линии сварки, присадочный металл электрода движется позади. Если металла вокруг недостаточно, вы оставляете подрезы. Подрез – это пустое место – канавка на краю шва ниже уровня металла (см. рис. 8, в). Чтобы избежать этого, надо контролировать границы ванны, утоньшая ее на поверхности. Манипулировать ванной позволяет сила сварочной дуги. Когда электрод стоит вер- тикально, дуга давит на ванну вниз. Это приводит к глубокому проплавлению основного металла и равномерно распространяет ванну вокруг кратера. Чем ближе к перпендикуляру по отношению к поверхности металла расположен электрод, тем менее выпуклым будет шов Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 65 (рис. 24, а). Наклоняя электрод, мы отталкиваем ванну, а шов начнет подниматься – всплы- вать. Чем больше мы наклоняем электрод, тем шов выпуклее (рис. 24, б). Но здесь следует быть осторожным: если наклон слишком велик, дуга будет давить в направлении шва, делая ванну трудно управляемой. Поэтому используются разные углы наклона электрода. Рис. 24. Манипулирование сварочной ванной с помощью силы дуги: а – глубокое проплавление металла; б – «всплывание» шва Начинать сварку лучше всего при наклоне электрода от 45° до 90°. С таким углом работать удобнее, хорошо видна сварочная ванна. Завершая шов, следует правильно заваривать кратер. Кратер является зоной с наиболь- шим количеством вредных примесей ввиду повышенной скорости кристаллизации металла, поэтому в нем наиболее вероятно образование трещин. Поэтому по окончании сварки не сле- дует обрывать дугу, резко отводя электрод от изделия. Необходимо прекратить все переме- щения электрода и медленно удлинять дугу до обрыва; расплавляющийся при этом электрод- ный металл заполнит кратер. Другой метод: в конце шва прекратить перемещение электрода, задержав его на 1–2 c, чтобы заполнить кратер, затем сместиться по шву назад примерно на 5 мм и быстрым движением вверх и назад оборвать дугу. При случайных обрывах дуги или при смене электродов применяют специальную тех- нику повторного зажигания дуги, обеспечивающую начало сварки с хорошим сплавлением и внешним видом. В таких случаях дуга должна возбуждаться на передней кромке кратера, затем через весь кратер ее переводят на противоположную кромку, на только что наплав- ленный металл, и после этого снова вперед, в направлении проводившейся сварки. Если электрод при повторном зажигании дуги не будет достаточно далеко отведен назад, между участками начала и конца сварки останется углубление. Если же при повторном зажига- нии электрод отвести слишком далеко назад, то на поверхности сварного валика образуется высокий наплыв. Не рекомендуется заваривать кратер, несколько раз обрывая и возбуждая дугу, ввиду образования оксидных и шлаковых загрязнений металла. Сварка металла малой толщины Сварка листовой стали малой толщины (0,5–2,0 мм) связана с определенными трудно- стями. Тонкий металл легко прожигают дугой, а прожоги трудно поддаются заплавке. Опа- Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 66 саясь этого, сварщик иногда недостаточно проплавляет кромки листов, накладывая валик на нерасплавленные кромки. В этом случае возникают непровары и неплотности. При сварке тонколистовой стали рекомендуется: – специально подготавливать кромки; – применять временные или остающиеся подкладки; – уменьшать величину сварочного тока; – использовать специальные электроды; – применять специальные источники питания. Стыковые соединения выполняют с закладкой между кромками прутка или полоски. Сварку ведут так, чтобы дуга горела только на прутке или полоске, при этом кромки основ- ного металла оплавляют косвенным теплом дуги. При сварке на подкладках листы собирают встык без зазора и сварку ведут без коле- бательных движений электрода. Сварку стыковых соединений тонколистовой стали лучше выполнять не в нижнем, а в вертикальном положении – сверху вниз. Для очень тонких листов (0,5 мм) применяют нахлесточные соединения, сварку ведут на подкладке с проплавлением верхнего листа. В качестве остающихся подкладок используют стальные полоски, в качестве времен- ных – медные полосы. Величина тока принимается в пределах 40–80 А, в зависимости от диаметра электрода. При выполнении нахлесточных соединений со сквозным проплавлением верхнего листа величина тока устанавливается на 10–15 % больше, чем при выполнении стыковых соеди- нений. Для сварки тонколистовой стали применяют электроды ∅1,6–2,5 мм с тонким или сред- ним по толщине слоем покрытия. Источники питания, используемые для сварки тонколистовой стали, должны иметь повышенную величину напряжения холостого хода (80–90 В) и плавную регулировку сва- рочного тока с малым нижним пределом порядка 40 А. Техника сварки в нижнем положении Это положение позволяет получать сварные швы наиболее высокого качества, так как облегчает условия выделения неметаллических включений, газов из расплавленного металла сварочной ванны. Наиболее благоприятны и условия формирования металла шва, так как расплавленный металл сварочной ванны удерживают от вытекания нерасплавивши- еся кромки. Стыковые швы сваривают без разделки кромок или с V-, Х– и U-образным скосом. Стыковые швы без разделки кромок в зависимости от толщины сваривают с одной или двух сторон. Необходимо тщательно следить за равномерным расплавлением обеих свариваемых кромок по всей их толщине, и особенно стыка между ними в нижней части (корне шва). Однопроходную сварку с V-образной разделкой кромок обычно выполняют с попе- речными колебаниями электрода на всю ширину, чтобы дуга выходила со скоса кромок на необработанную поверхность металла. Однако в этом случае очень трудно обеспечить рав- номерный провар корня шва по всей его длине, особенно при изменении величины притуп- ления кромок и зазора между ними. При сварке такого шва за несколько проходов обеспечить хороший провар первого слоя в корне разделки гораздо легче. Для этого обычно применяют электроды диаметром 3–4 мм и сварку ведут без поперечных колебаний. Последующие слои выполняют в зависимости от толщины металла электродом большего диаметра с поперечными колебаниями. Для обеспе- Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка» 67 чения хорошего провара между слоями предыдущие швы и кромки следует тщательно очи- щать от шлака и брызг металла. Для зачистки шва от шлака удобно применять специальный инструмент – металлическую щетку, оснащенную маленьким молоточком для сбивания шлаковых наслоений. Заполнять разделку кромок можно швами с шириной на всю разделку или отдельными валиками (рис. 25). Однослойный однопроходный шов выполняется за один проход («напро- ход»). При сварке металла большой толщины шов выполняют слоями, каждый из которых накладывают за один проход (многослойный) или за несколько проходов (многослойный многопроходный). В многопроходных швах последний валик (поз. 11 на рис. 25, д) для улуч- шения внешнего вида иногда можно выполнять на всю ширину разделки (декоративный слой). Сварка за один проход предпочтительнее при ширине шва не более 14–16 мм, так как дает меньше остаточных деформаций. При толщине металла более 15 мм сварка каждого слоя напроход нежелательна. Первый слой успевает остыть, и в нем возникают трещины. Для равномерного прогрева металла по всей длине швы накладывают двойным слоем («гор- кой»), каскадом или блоками. |