Книги по строительству и ремонту

Ручная дуговая сварка

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

13.3. Сварка стали покрытыми электродами

После проведения подготовительных работ по сборке конструкций, проверки, наладки и настройки оборудования, подсоединения сварочного кабеля к источнику питания и электрододержателю, подсоединения защитного заземления и обратного кабеля к конструкции сварщик приступает к работе. Первая операция для сварки — зажигание дуги. Обычно она производится прикосновением конца электрода, зажатого в электрододержателе, к изделию и отрывом его от изделия на 3—5 мм. Зажигание дуги приняю осуществлять двумя способами: «впритык» — путем отрыва электрода от изделия и «спичкой» — скользящим движением конца электрода по изделию, похожим на зажигание спички.

После зажигания дуги сварщик плавно манипулирует концом электрода по кромкам соединения (рис, 13.4), осуществляя поперечные и продольные перемещения электрода и наблюдая через защитное стекло маски за проплавлением кромок и формированием шва. Поперечные перемещения конца электрода 1, 2 и 3 (см. 13.4) применяют наиболее часто, перемещения 4, 6 применяют для лучшего расплавления кромок и перемещения 5 — для лучшего проплавления середины. При сварке первого слоя многослойного шва, сварке тонкого металла и сварке опиранием на толстое покрытие поперечных движений не делают, и ширина шва (валика) обычно равна (0,8..Л,5) с1эл. При сварке с поперечными движениями электрода ширина однопроходного шва равна (2 .A)djn. Длина дуги при сварке должна быть в пределах (0Д.Л,2)с?эл. Чрезмерное увеличение длины дуги приводит к увеличению разбрызгивания и ухудшению качества сварки вследствие повышенного контакта расплавленного металла с воздухом. Недопустимо также чрезмерное уменьшение длины дуги, так как это ухудшает формирование шва и может привести к короткому замыканию, а иногда и к «приварке» электрода.

Сварку стыковых однопроходных швов выполняют при толщине стали до 4 мм с одной стороны, а при толщине 5 мм — с двух сторон. При однопроходной сварке конфигурация однослойного шва характеризуется следующими величинами (13.5): толщиной шва а, глубиной провара s (равной толщине металла), шириной провара (шва) е, высотой выпуклости g. Кроме того, однослойный шов характеризуется сечением, образованным расплавленным основным и электродным присадочным металлом, его суммарной площадью, коэффициентом формы шва (отношение ширины к толщине шва е/а), коэффициентом формы усиления (отношение ширины шва к высоте выпуклости e/g). При ручной сварке эти коэффициенты обычно не превышают 2—4. Аналогично этому могут быть определены параметры каждого шва, выполняемого с двух сторон соединения, при толщине стали до 5 мм.

Угловые швы (13.6) формируются за счет вводимого в ванну металла электрода, заполняющего угол между свариваемыми деталями (внешняя часть шва), и расплавленного основного металла (внутренняя часть шва). Определяющими параметрами углового шва являются: катет внешней части К, глубина проплавления s, расчетная величина h, ширина е, толщина И, коэффициент формы шва е/И. При ручной дуговой сварке сечение шва образуется в основном за счет его внешней части, поэтому расчетная величина h—OJK. Если в чертежах указано требование полного провара таврового шва, это может быть достигнуто при толщине примыкающей части не более 8 мм или путем разделки примыкающей части и выполнения шва в несколько проходов. Угловые швы удобнее сваривать «в лодочку».

Сварка многослойных швов имеет свои особенности. После сварки каждого слоя необходимо тщательно очищать его от шлака, а затем сваривать следующий слой. Первый корневой слой заваривают электродами диаметром 3—4 мм, а последующие слои — электродами большего диаметра (5—6 мм). Последний слой служит выпуклостью и одновременно термообрабатывает предыдущие слои, что улучшает качество металла шва. Многослойный шов можно сваривать широкими слоями на все сечение разделки (13.7, а) или отдельными валиками, заполняющими  каждый слой  шва {рис, 13.7,6). Последний способ применяют чаще, так как он обеспечивает надежное проплавление всего сечения шва.

Важным элементом многослойного шва является подварочный шов, который выполняют после тщательной зачистки или даже удаления части корневого шва, где наиболее вероятно скопление дефектов. Это делают с помощью рубильного молотка крейц-мейселем путем вышлифовки абразивным кругом или выплавкой воздушно-дуговым резаком. Качественное выполнение подварочного шва во многом обеспечивает прочность всего сварочного соединения. Иногда подварочный шов выполняют до сварки основного сечения шва.

Необходимо особо тщательно сваривать швы, к которым предъявляется требование непроницаемости (плотности). Даже при толщине металла 3—4 мм их рекомендуется сваривать в 2 слоя с разделкой кромок или без разделки. Это гарантирует непроницаемость швов в конструкциях резервуаров, газопроводов и т. п.

По протяженности сварные швы условно считают короткими при длине до 250 мм, и сваривают их на проход (13.8, а), средними — длиной 250— 1000 мм, которые сваривают от середины к краям (рас. 13.8,6), и длинными — длиной более 1000 мм, их сваривают обратноступенчатым способом (13.8, в) от середины к краям или разбивая на участки (13.8, г). Обратноступенчатая сварка значительно уменьшает коробление деталей от сварки.

Металл толщиной 20 мм и более сваривают «горкой», «каскадом, «блоками», а при двухсторонней сварке шов разбивают на секции, которые сваривают блоками одновременно два сварщика с двух сторон с небольшим опережением одного сварщика (13.9) над другим. Такой способ обеспечивает естественный подогрев кромок и предохраняет от образования трещин в шве и зоне влияния.

Сварка швов в вертикальном положении затруднена тем, что металл сварочной ванны под влиянием силы тяжести стремится скатиться вниз. Для предупреждения этого уменьшают размер сварочной ванны путем снижения сварочного тока на 10—20 %, и сварку ведут короткой дугой. Вертикальные швы сваривают сверху вниз и снизу вверх (13.10). Для овладения сваркой на вертикальной плоскости необходимы тренировка сварщика и приобретение им навыков такой сварки.

Сверху вниз обычно сваривают тонкий металл. Дугу зажигают вверху стыка, и после образования ванны наклоняют (13.10, а) электрод под углом к изделию так, чтобы дуга была направлена на ванну, и постепенно перемещают электрод вниз, образуя сварной шов. Сварка снизу вверх усваивается сварщиками быстрее и выполняется легче. Дугу зажигают внизу стыка, и после образования ванны немного отводят электрод вверх, наклоняя его под углом к изделию, при этом низ ванночки кристаллизуется, образуя площадку твердого метала, на которую ложится и кристаллизуется следующая ванна, и т. д. Поперечные колебания электрода, как правило, меньше, чем при сварке в нижнем положении, ширина шва не превышает (l,5...2)d3. При наклонном положении свариваемых деталей наклонный стык сваривают снизу вверх. Такая сварка легче, чем в вертикальном положении, и обеспечивает высокое качество шва. Если в наклонном положении нужно выполнить сварку тонкого металла, применяют сварку сверху вниз.

Сварка горизонтальных швов сложнее сварки вертикальных швов (13.11,а). При сварке стыковых швов с разделкой последний декоративный шов выполняют при движении дуги под углом 45° к оси шва

Сварка потолочных швов является наиболее трудной и выполняется сварщиками высокой квалификации. Трудность такой сварки вызвана силой тяжести, препятствующей переносу капель металла электрода и стремящейся вылить ванну. Чтобы силы, удерживающие металл в шве, превосходили силу тяжести, необходимо максимально уменьшить    объем сварочной ванны и облегчить переход капель в шов. Это достигается уменьшением диаметра электрода до 3— 4 мм сваркой током на 20—25 % меньше, чем при нижней сварке, и поддержанием короткой дуги. Производительность труда при потолочной сварке низкая; хорошего качества потолочного шва добиться трудно, поэтому такого положения сварки следует избегать.

Для получения качественных сварных соединений при ручной дуговой сварке очень важно соблюдать технологичность конструкций, которую должны обеспечить правильно разработанные чертежи. Технологичные сварные конструкции должны удовлетворять следующим основным требованиям:

иметь простые в изготовлении и удобные при монтаже сварные соединения;

число сварных швов, особенно монтажных, должно быть минимальным, чтобы избежать чрезмерных деформаций и напряжений от сварки;

доступ к сварным соединениям для выполнения сварочных работ должен быть удобным и открытым;

должно быть предусмотрено наиболее удобное положение сварных швов в пространстве и совершенно исключены потолочные швы;

предусмотренные в чертежах формы подготовки кромок, марки и типы материалов (основной металл, электроды и т. п.) должны обеспечивать высокое качество сварных соединений.

Могут быть и другие требования технологичности сварных конструкций, характерные для сооружений определенного типа.