Технология ручной дуговой сварки

 Для нормального формирования  шва при ручной сварке угол  наклона должен быть S-10°. При большем  угле и сварке на спуск происходит  подтекание жидкого металла из-под основания дуги, а при сварке на подъем - появляются непровары и подрезы по кромкам шва.

Сварка на спуск применяется при выполнении круговых швов (труб, сосудов). Это снижает опасность прожогов, улучшает формирование шва и предупреждает стекание жидкого металла ванны.

Выбор режима сварки. Режим сварки (тип к марку электрода, диаметр его стержня, род, полярность, напряжение, величину тока) выбирают в зависимости от вида, толщины свариваемого металла и конструкции сварного соединения.

 Определив условия сварки, обеспечивающие получение высококачественного сварного соединения, выбирают диаметр электрода (проволоки) и величину сварочного тока.

Диаметр проводки электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого Металла. Для стыковых швов можно принимать:

Толщину свариваемого металла, мм 0,5-1,5 1,5-3 3-5 6-8 9-12 13-20 Диаметр проволоки электрода, мм 1,5-2,0 2-3 3-4 4-5 4-6 5-6

При большом диаметре электрода повышается производительность сварки, но возможно проплавление свариваемого металла, затрудняется выполнение швов в вертикальном н потолочном положениях, возможен непровар корня шва.

 Поэтому первый слои многослойного  шва всегда сваривается электродом  диаметром 4-5 мм, за исключением швов  с U-образной подготовкой, где весь  шов можно сваривать электродами одного (максимально допустимого) диаметра.

Вертикальные и потолочные швы свариваются электродами диаметром не более 5 мм; сварщики высокой квалификации могут такие швы сваривать электродами диаметром 6 мм.

Прихваточные швы и наплавка валиками небольшого сечения выполняются электродами диаметром не более 5 мм.   Сварочный ток выбирается в зависимости от диаметра электрода и марки электродного покрытия.

Если ток мал, то в сварочную ванну будет поступать недостаточно тепла и возможно несплавление основного и наплавленного металла (непровар), резко понижающее прочность сварного соединения. При слишком большой величине тока весь электрод, спустя некоторое время после начала сварки, сильно разогревается, его металл начинает быстрее плавиться и стекать в шов.

Это создает излишек наплавленного металла в шве и также связано с опасностью образования непровара в случае попадания жидкого электродного металла на нерасплавленный основной металл.

При выборе величины тока для сварки встык низкоуглеродистой стали в нижнем положении можно пользоваться формулой акад. К - К. Хренова:

Iсв = (20 + 6d) • d,

где ICВ - сварочный ток, а;

d - диаметр металлического стержня  электрода, мм.

При толщине металла менее l,5<d ток уменьшают на 10-15%, а при толщине более 3d-увеличивают на 10-15% по сравнению с полученным по формуле. При сварке на вертикальной плоскости ток уменьшают на 10-15%, а при сварке, потолочных швов - уменьшают на 15-20% по сравнению с током, выбранным для сварки в нижнем положении металла той же толщины.

Для сварки соединений внахлестку и тавровых можно применять больший ток, так как в этом случае опасность сквозного проплавления меньше.

2.2 ВОЗБУЖДЕНИЕ ДУГИ И ПОДДЕРЖАНИЕ ЕЕ ГОРЕНИЯ

 

Для возбуждения дуги сварщик концом электрода прикасается к металлу, а затем быстро отводит его на 2-4 мм. В этот момент образуется дуга, постоянную длину которой поддерживают во время сварки путем постепенного опускания электрода по мере его расплавления.

 До момента образования дуги  сварщик должен закрыть лицо  щитком или шлемом.

Другой способ заключается в следующем: сварщик проводит (чиркает) по поверхности свариваемого металла концом электрода и затем быстро отводит его на небольшое расстояние, возбуждая дугу.

Дугу необходимо поддерживать возможно короткой. При короткой, дуге около шва образуется небольшое количество мелких капель металла, электрод плавится спокойно, давая равномерный - пучок искр, глубина проплавления свариваемого металла получается больше.

Длинная дуга не обеспечивает достаточной глубины проплавления основного металла, а электродный металл при плавлении окисляется и сильно разбрызгивается; в результате получается неровный шов с большим количеством включений окислов.

О длине дуги можно судить по звуку, издаваемому ею при горении. Дуга нормальной длины издает равномерный звук одного тона, слишком длинная дуга - более резкий и громкий звук, часто прерывающийся и сопровождающийся хлопками.

В случае обрыва дугу возбуждают вновь, тщательно заваривают кратер в том месте, где произошел обрыв дуги, и продолжают сварку шва. При сварке особо ответственных узлов, работающих в условиях знакопеременной нагрузки и подверженных явлению "усталости", не разрешается возбуждать дугу на основном металле вне зоны шва, так как это может привести к "ожогу" поверхности металла и явиться причиной начала последующего разрушения шва в данном месте.

2.3 НАПЛАВКА ВАЛИКА

При перемещении электрода прямолинейно вдоль шва без колебательных движений наплавляется узкий (ниточный) валик. При наложении валика электрод следует держать наклонно, под некоторым углом к вертикальной линии, чтобы капли металла, перемещающиеся при расплавлении конца электрода в направлении его оси, попадали в расплавленный металл ванны. Электрод должен быть наклонён в сторону направления сварки. При этом глубина проплавления основного металла получается больше. Угол наклона а с покрытого электрода к вертикали должен составлять 15-20°.

 

Изменяя наклон электрода, сварщик может регулировать глубину расплавления металла, способствовать лучшему формированию валика шва и влиять на скорость охлаждения ванны. 
Узкий валик накладывают при проваре корня шва, сварке тонких, листов, сварке горизонтальных и потолочных швов (независимо от числа слоев). Чем медленнее сварщик перемещает электрод вдоль шва, тем шире получается валик. В узком, но высоком валике объем наплавленного металла невелик, такой валик застывает быстрее, и растворенные в металле не выделившиеся газы могут вызвать пористость шва. Поэтому чаще применяют уширенные валики, которые также менее склонны к образованию кристаллизационных трещин.

 При выполнении их сварщик  сообщает электроду колебательные  движения поперек шва, причем конец электрода должен совершать три движения (Рис.65, а): поступательное / вдоль оси электрода сверху вниз, поступательное 2 вдоль линии шва и колебательное 3 поперек шва, перпендикулярно его оси. Колебательные движения электрода способствуют прогреву кромок и замедляют остывание сварочной ванны. 

Схемы движений конца электрода при наплавке уширенных валиков показаны на рис, 65,6. В точках /, 2 и 3 скорость перемещения электрода уменьшается, что способствует прогреванию кромок. При ручной сварке нормальной считается ширина валика, равная 2,5-3 диаметрам электрода. В этом случае все кратеры расплавленного металла 1, 2, 3 сливаются в одну ванну и обеспечивается наилучшее сплавление основного и наплавленного металла.

При слишком большой ширине валика металл в точке 1 затвердеет к тому моменту, когда дуга возвратится в точку 3, и в этом месте может образоваться непровар. Кроме того, понижается

производительность сварки. На Рис.66, а показаны движения концом электрода, необходимые для прогревания обеих кромок, на Рис.66 б - для прогревания только одной кромки (например, при сварке листов разной толщины).

 Для прогревания середины  шва электрод перемешают по  схеме, данной на Рис.66 в. Наплавляя валик, сварщик может находиться сбоку от шва и перемещать электрод слева направо или располагаться по оси шва и вести электрод "на себя" или "от себя".

После окончания наплавки валика остающийся в конце его кратер должен быть тщательно заварен, чтобы в этом месте не появилась трещина.

При сварке электродами с покрытиями необходимо обеспечить полную и равномерную защиту жидкого металла слоем расплавленного шлака. Шлак должен располагаться позади, дуги, не смешиваться с расплавленным металлом и не затекать вперед дуги, т.е. не попадать на поверхность нерасплавленного металла.

 Металл поддерживается достаточное  время в жидком состоянии, чтобы  частицы шлака всплыли на поверхность  ванны и шлак успел раскислить  металл.

3. Сварка стыковых швов

 

При сварке швов без скоса кромок валик накладывается с небольшим уширением с одной или с обеих сторон стыка. Во избежание. непровара необходимо обеспечить расплавление металла обеих кромок по всей толщине.

Провар металла толщиной до 6 мм по всему сечению шва при сварке встык без скоса кромок зависит от правильного выбора тока и диаметра электрода. При соответствующих диаметрах электрода и величине тока обеспечивается полный провар и высокая производительность сварки без скоса~ кромок металла толщиной от 4 до 8 мм. Подбирать величину тока 
рекомендуется опытным путем (сваривая пробные планки).

Соединения встык с V-образной подготовкой кромок в зависимости от толщины металла сваривают однослойными или многослойными швами. При сварке в один слой дугу возбуждают в точке а (Рис.67, а) на грани скоса, затем электрод перемещают вниз, проваривают корень шва и выводят дугу на вторую кромку. На скосах кромок движение электрода замедляют для обеспечения достаточного провара, а в корне шва, во избежание сквозного прожога, ускоряют.

С обратной стороны соединения рекомендуется накладывать подварочный шов, предварительно очистив корень шва от наплывов металла и шлака. Иногда с обратной стороны шва ставят подкладку из стали толщиной 2-3 мм.

В этом случае можно повысить сварочный ток на 20-30% по сравнению с нормальной величиной, не опасаясь сквозного проплавления, Стальная подкладка при наложении валика шва приваривается и ее оставляют, если конструкция и назначение изделия это позволяют.

В ответственных конструкциях корень шва проваривают с обратной стороны; металл корня шва перед заваркой предварительно вырубают зубилом или зачищают резаком для поверхностной резки с целью удаления возможных дефектов (непровара, трещин).

При сварке многослойных стыковых швов сначала тщательно проваривают корень шва электродом диаметром 4--5 мм, затем наплавляют последующие слои уширенными валиками электродами большего диаметра (Рис.67, б, в).

Перед наложением последующих слоев поверхность предыдущих очищают от шлака и окалины. Необходимо расплавлять и проваривать кромки, хорошо заваривать кратеры, не допускать в шве шлаковых прослоек.

Если подварка корня шва с обратной стороны невозможна, то для обеспечения полного провара НИИ мостов рекомендует первый шов (корень шва) сваривать в вертикальном положении, при угле раскрытия кромок 60°, притуплении 1,5 мм, зазоре 3-4 мм, электродом диаметром 4 мм с покрытием АНО-4, током 160 а.

При этом следует избегать резких изменений величины зазора между кромками. Плавные изменения величины зазора в пределах 2-4 мм значения не имеют. Сварку ведут в направлении снизу вверх.

 Применяют и другие рутиловые  покрытия, дающие относительно жидкотекучие  шлаки, например покрытие ОЗС-3.

Второй и последующие швы сваривают в нижнем положении ручной, полуавтоматической или автоматической сваркой.

 Можно продолжать сварку  и в вертикальном положении, если  это технологически рационально. Для обеспечения последующего  провара в месте прекращения  сварки (при смене электрода и  по другим причинам) перед ожидаемым  перерывом процесса сварки шов "разваривают", т.е. делают электродом местное расплавление кромок, образуя лунку в корне разделки шва.

 Возобновление сварки начинают  со дна лунки. Вследствие малого  объема ванны в этот момент  металл быстро кристаллизуется  и не вытекает из ванны; обеспечивается полный провар кромок и хорошее формирование валика с обратной стороны корни шва.

Швы с Х-образной подготовкой кромок сваривают так же, как и швы с V-образной подготовкой кромок. Необходимо во всех случаях принимать меры, способствующие уменьшению и выравниванию сварочных деформаций и напряжений.

Чтобы при наплавке вышележащих слоев достаточно прогревался и отжигался нижележащий слой, толщина каждого слоя не должна превышать 4-5 мм

Практически для многослойных швов установлены следующие соотношения между площадью поперечного сечения металла, наплавленного за один проход, и диаметром электрода: для первого прохода (провар корня шва); F1 = (6-8) dэл для последующих проходов Fn=(8-12) dэл, где F, - площадь сечения шва при первом проходе, мм2; Fa-площадь сечения шва при последующих проходах, мм2; dэл - диаметр проволоки электрода, мм.

4. Сварка угловых швов

 

При сварке угловых швов жидкий металл стремится стекать на нижнюю плоскость. Поэтому сварку таких швов в нижнем положении лучше производить "в лодочку", а изделие располагать так, чтобы шлак не затекал на металл перед дугой. Однако не всегда возможно установить деталь в нужное положение.

При сварке углового шва, нижняя плоскость которого расположена горизонтально, возможен непровар вершины угла или одной из кромок. Непровар может образоваться на нижнем листе, если начинать сварку с вертикального листа, так как в этом случае расплавленный металл стечет на недостаточно нагретую поверхность нижнего листа. Поэтому сварку таких швов следует начинать, зажигая дугу на нижней плоскости в точке А, и вести электрод так, как показано на Рис.68, б.