Техніка виконання швів
Запалювання дуги. Існує два способи запалювання дуги покритими електродами - прямим відривом і відривом по кривій. Перший спосіб називають запалюванням впритул. Другий нагадує рух при запалюванні сірника і тому його називають чірканьем.
Зварювальники успішно використовують обидва способи запалювання дуги, причому перший частіше застосовується при зварюванні у вузьких і незручних місцях.
Довжина дуги. Негайно після запалювання дуги починається плавлення основного і електродного металів. На виробі утворюється ванна розплавленого металу. Зварювальник повинен підтримувати горіння дуги так, щоб її довжина була постійною. Від правильно обраної довжини дуги дуже сильно залежать продуктивність зварювання і якість зварного шва.
Зварювальник повинен подавати електрод в дугу зі швидкістю, яка дорівнює швидкості плавлення електрода. Уміння підтримувати дугу постійної довжини характеризує кваліфікацію зварника.
Нормальною вважають довжину дуги, що дорівнює 05-11 діаметру стрижня електрода (в залежності від типу і марки електрода і положення зварювання в просторі). Збільшення довжини дуги знижує стійке її горіння, глибину проплавлення основного металу, підвищує втрати на угар і розбризкування електрода, викликає утворення шва з нерівною поверхнею і підсилює шкідливий вплив навколишнього атмосфери на розплавлений метал.
Положення електроду. Нахил електрода при зварюванні залежить від положення зварювання в просторі, товщини і складу зварюваного металу, діаметра електрода, виду і товщини покриття.
Напрямок зварювання може бути зліва направо, справа наліво, від себе і до себе.
Незалежно від напрямку зварювання положення електрода має бути певним: він повинен бути нахилений до осі шва так, щоб метал зварюється проплавляющей на найбільшу глибину. Для отримання щільного і рівного шва при зварюванні в нижньому положенні на горизонтальній площині кут нахилу електрода повинен бути 15 ° від вертикалі в сторону ведення шва.
Зазвичай дуга зберігає напрямок осі електрода; зазначеним нахилом електрода зварювальник домагається максимального проплавлення металу вироби. При цьому поліпшується формування шва, а також зменшується швидкість охолодження металу зварювальної ванни, що запобігає утворенню гарячих тріщин у шві.
Мал. 1. Напрями зварювання (а) і нахил електрода (б)
При шлангової напівавтоматичного зварювання положення електродного дроту аналогічно положенню електрода при ручного зварювання покритими електродами.
Кут нахилу електрода при ручного зварювання в нижньому, вертикальному, стельовому і горизонтальному положеннях наведено на рис. 1 б.
Коливальні рухи електроду. Для отримання валика потрібної ширини виробляють поперечні коливальні рухи електроду. Якщо переміщати електрод тільки уздовж осі шва без поперечних коливальних рухів, то ширина валика визначається лише силою зварювального струму і швидкістю зварювання і становить від 08 до 15 діаметра електрода. Такі вузькі (ниткові) валики застосовують при зварюванні тонких листів, при накладенні першого (кореневого) шару багатошарового шва, при зварюванні за способом обпирання і в інших випадках.
Найчастіше застосовують шви шириною від 15 до 4 діаметрів електрода, одержані за допомогою поперечних коливальних рухів електрода.
Найбільш поширені види поперечних коливальних рухів електрода при ручного зварювання:
- Прямі по ламаній лінії;
- Півмісяцем, повернутим кінцями до наплавленого шву;
- Півмісяцем, повернутим кінцями до напрямку зварювання;
трикутниками;
- Петлеподібні з затримкою в певних місцях.
Мал. 2. Основні види поперечних рухів кінця електрода:
а, б, в, г - при звичайних швах
Поперечні руху по ламаній лінії часто застосовують для отримання наплавлювальних валиків, при зварюванні листів встик без скосу кромок в нижньому положенні і в тих випадках, коли немає можливості прожога деталі, що зварюється.
Рухи півмісяцем, зверненим кінцями до наплавленого шву, застосовують для стикових швів зі скосом кромок і для кутових швів з катетом менше 6 мм, виконуваними в будь-якому положенні електродами діаметрами до 4 мм.
Рухи трикутником неминучі при виконанні кутових швів з катетами шва більше 6 мм і стикових зі скосом кромок в будь-якому просторовому положенні. У цьому випадку досягається хороший проварена кореня і задовільний формування шва.
Петлеподібні руху застосовують у випадках, що вимагають великого прогріву металу по краях шва, головним чином при зварюванні листів з високолегованих сталей. Ці стали мають високу плинністю і для задовільного формування шва доводиться затримувати електрод на краях, з тим щоб запобігти пропал в центрі шва і витікання металу зі зварювальної ванни при вертикальній зварюванні. Петлеподібні руху можна з успіхом замінити рухами півмісяцем із затримкою дуги по краях шва.
Способи заповнення шва по довжині і перетину. Шви по довжині виконують іапроход і обратноступенчатим способом. Суть методу зварювання напроход полягають в тому, що шов виконується від початку до кінця в одному напрямку.
Обратноступенчатий спосіб полягає в тому, що довгий шов ділять на порівняно короткі ділянки.
за способом заповнення швів по перерізу розрізняють одношарові шви, багатопрохідні багатошарові і багатошарові.
Якщо число шарів дорівнює числу проходів, то такий шов називають багатошаровим. Якщо деякі з шарів виконуються за кілька проходів, то такий шов називають багатопрохідним.
Мал. 3. Схеми заповнення швів по перерізу:
а - одношаровий і однопрохідний, б - багатошаровий і багатопрохідний, в - багатошаровий
Мал. 4. Схеми заповнення багатошарового шва з малим інтервалом часу: а. б-секціями, а - каскадом, е - гіркою
Багатошарові шви частіше застосовують в стикових з'єднаннях, багатопрохідні - в кутових і таврових.
Для більш рівномірного нагріву металу шва по всій його довжині шви виконуються способами подвійного шару, секціями, каскадом і гіркою, причому в основу всіх цих способів покладено принцип обратноступенчатий зварювання.
Суть методу подвійного шару полягає в тому, що накладення другого шару проводиться за неостиглого першому після видалення зварювального шлаку. Зварювання на довжині 200-400 мм ведеться в протилежних напрямках. Цим запобігається поява гарячих тріщин у шві при зварюванні металу товщиною 15- 20 мм, що володіє значною жорсткістю.
При товщині сталевих листів 20-25 мм і більше для запобігання тріщини застосовують зварювання каскадом або гіркою. Заповнення багатошарового шва для зварювання секціями та каскадом проводиться, як видно з рис. 49 по всій свариваемой товщині на певній довжині щаблі. Довжина ступені підбирається такий, щоб метал в корені шва мав температуру не менше 200 ° С в процесі виконання шва по всій товщині. У цьому випадку метал має високу пластичність і тріщин не утвориться. Довжина ступені при каскадної зварюванні дорівнює 200-400 мм, а при зварюванні секціями - більше. Зварювання гіркою проводиться проходами по всій товщині металу. Спосіб зварювання вибирається залежно від хімічного складу і товщини металу, числа шарів і жорсткості виробу, що зварюється.
Багатошарова зварювання має перед одношарової наступні переваги:
1. Зменшується об'єм зварювальної ванни, в результаті чого швидкість охолодження металу зростає і розмір зерен зменшується.
2. Хімічний склад металу шва близький до хімічного складу наплавленого металу, так як мала сила зварювального струму при багатошаровому зварюванні сприяє розплавлення незначної кількості основного металу.
3. Кожен наступний шар шва термічно обробляє метал попереднього шару і околошовной метал має дрібнозернисту структуру з підвищеною пластичністю і в'язкістю.
Кожен шар шва повинен мати товщину 3-5 мм (при зварюванні низьковуглецевої сталі) в залежності від сили зварювального струму.
При зварювальному струмі 100 А дуга розплавляє метал верхнього шару на глибину близько 15 мм, а метал нижнього шару (глибина більше 15 мм) нагрівається від 1500 до 1100 ° С і при швидкому охолодженні утворює мелкозернистую литу структуру.
При зварювальному струмі 200 А товщина шару може бути збільшена до 5 мм, а термічна обробка нижнього шару відбудеться на глибині близько 25 мм.
Термічна обробка металу кореневого шва з отриманням дрібнозернистої структури здійснюється нанесенням підварювального-го валика, який виконується електродом діаметром 3 мм при зварювальному струмі 100 А. Перед нанесенням підварювального валика корінь шва очищають термічної різкою або різцем. Подвароч-ний валик накладається по довжині напроход.
Термічна обробка металу верхнього шару виконується нанесенням отжигать (декоративного) шару. Товщина отжигать шару повинна бути мінімальною (1-2 мм), що забезпечує високу швидкість охолодження і дрібнозернисту структуру верхнього шару. Отжигать шар виконується електродами діаметрами 5-6 мм при струмі 200-300 А в залежності від товщини листа.
Кінцівка шва. В кінці шва не можна відразу обривати дугу і залишати на поверхні металу кратер. Кратер може викликати появу тріщини в шві внаслідок вмісту в ньому домішок, насамперед сірки і фосфору. При зварюванні низьковуглецевої сталі кратер заповнюють електродним металом або виводять його в сторону на основний метал. При зварюванні сталі, схильної до утворення гартівних мікроструктур, висновок кратера в сторону недот Устим через можливість утворення тріщини. Не рекомендується заварювати кратер за декілька обривів і запалювання дуги зважаючи на утворення окисних забруднень металу. Кращим способом закінчення шва буде заповнення кратера металом за рахунок припинення поступального руху електрода вниз і повільного подовження дуги до її обриву.