Электрогазосварка. Электросварка. Газосварка

§ 34. Технология автоматической сварки под флюсом

Влияние технологических факторов на форму швов

Размеры и форма сварных швов. Под формой шва понимают обычно характер очертания поперечного сечения сварного шва.

Формы шва, наиболее часто встречающиеся при автоматической сварке под флюсом, показаны на рис. 74.

В сварочной технике существует достаточное число разнообразных практических приемов и технологических вариантов, позволяющих получить необходимую форму шва. При выборе формы шва необходимо учитывать не только его назначение, но и условия работы изделий.

От формы и размеров сварного шва в большей мере зависят его стойкость против образования горячих трещин и вероятность образования дефектов формирования: подрезов, непроваров, наплывов и др. Сварные швы с большой глубиной провара обычно имеют большую склонность к горячим трещинам, чем швы с малой глубиной.

Форма швов при автоматической сварке под флюсом

Форму большинства сварных швов можно характеризовать тремя основными размерами: /гпр—глубиной проплавления основного металла; hyc— высотой усиления сварного шва и Ь— шириной проплавления.

Кроме того, для характеристики формы шва используют два коэффициента:

'Фпр = -7—— коэффициент формы проплавления;у\\с = —————— коэффициент формы усиления.

Соотношение наплавленного и расплавленного металла в сварном шве характеризуют обычно коэффициентом у, называемым долей участия основного металла в шве,

где F0— площадь проплавления основного металла;

FH— площадь наплавленного металла.

Коэффициенты формы шва и доля участия основного металла в шве в значительной мере влияют на химический состав шва и его структуру. Вследствие этого от коэффициентов формы шва и доли участия основного металла в шве становятся весьма зависимыми свойства сварных соединений.

При данных исходных материалах (электродах, сварочной проволоке, флюсе, основном металле) коэффициенты формы шва (Ψnpи:Ψус), а также доля участия основного металла в шве (7) в основном зависят от режимов сварки, способа сварки, подготовки кромок под сварку и мало, практически, зависят от типа сварного соединения.

Поэтому приводимые ниже данные, полученные при наплавке валиков на пластины, могут быть использованы при выборе режимов сварки стыковых и угловых швов.

Влияние режима сварки на форму швов

Величина силы сварочного тока. Наиболее существенное влияние на форму шва оказывает величина силы сварочного тока. При увеличении силы сварочного тока возрастает расход тепла на плавление основного и электродного металла, что вызывает увеличение объема жидкой сварочной ванны. С увеличением силы сварочного тока возрастает давление сварочной дуги на поверхность жидкой ванны. Вследствие этого расплавленный металл ванны более интенсивно оттесняется из-под электрода и сварочная дуга углубляется в основной металл. Глубина проплавления (/inp) основного металла повышается и находится в прямой зависимости от величины сварочного тока (/св):

где К — коэффициент пропорциональности, зависящий от рода тока и полярности, диаметра электрода, а также от марки флюса (табл. 61).

Значение коэффициента К в зависимости от марки флюса и диаметра электрода

При сварке под современными флюсами глубина проплавления с изменением полярности с прямой на обратную возрастает. Сварка на переменном токе дает значения глубины проплавления, средние между прямой и обратной полярностью.

При изменении величины силы сварочного тока ширина проплавления основного металла остается практически неизменной,,так как погружение дуги в основной металл с возрастанием силы тока вызывает укорочение дуги, а значит, и уменьшение ее подвижности. Поэтому коэффициент формы проплавления с возрастанием силы тока уменьшается. С уменьшением коэффициента формы проплавления ниже оптимальных значений заметно ухудшаются условия дегазации сварочной ванны, повышается склонность металла сварных швов к образованию горячих трещин. Кроме того, увеличение силы тока вызывает обычно возрастание количества наплавленного металла. При неизменной ширине шва это обусловливает резкое уменьшение коэффициента формы усиления. В результате образуется резкий переход от наплавленного металла к основному, что снижает работоспособность сварных соединений, особенно при ударных и знакопеременных нагрузках, ухудшается поверхность шва и затрудняется отделимость шлаковой корки.

Поэтому для большинства сварных соединений, особенно из углеродистых, высокоуглеродистых и легированных сталей, нижний предел коэффициента формы проплавления (\рпр) ограничивается величиной 1,0. В связи с этим при переходе на сварку большой силой тока для соблюдения оптимальных значений коэффициента формы шва соответственно повышают напряжение сварочной дуги.

Влияние напряжения дуги на ширину шва

Диаметр электрода. Существенное влияние на форму шва и долю участия основного металла в сварном шве оказывает диаметр электродной проволоки. Изменение диаметра электрода(d3)при неизменной силе сварочного тока (/св) вызывает пропорциональное изменение плотности тока:

где i— плотность тока А/мм2.

Данные по влиянию плотности тока на глубину провара и коэффициенты формы шва приведены в табл. 62.

Одну и ту же глубину проплавления можно получить при разных силах сварочного тока, изменяя диаметр электродной проволоки (табл. 63 и 64).

Применение электродной проволоки малых диаметров при сварке под флюсом металла заданной толщины является важной мерой, направленной на снижение величины сварочного тока и расхода электроэнергии. Это обстоятельство наряду с другими преимуществами обусловило широкое применение сварки под флюсом тонкой проволокой.

Напряжение дуги. Большое влияние на форму шва, а также на долю участия основного металла в металле шва оказывает напряжение на дуге (£/д), зависящее в основном от длины дуги и состава дуговых газов. Для сварочной дуги под флюсом справедливо уравнение

где а — падение напряжения на аноде и катоде, В;

b— падение напряжения на единицу длины столба дуги, В/мм;

/д — длина дуги, мм.

Из этого уравнения видно, что чем больше длина дуги, тем выше ее напряжение.

Длина дуги (/д) определяет прежде всего ее подвижность. Увеличение длины дуги вызывает большую ее подвижность. Поэтому повышение напряжения дуги обусловливает увеличение ширины проплавления основного металла (рис. 75). При прочих равных условиях повышение

Рис. 62. Влияние плотности тока (диаметра электрода) на форму шва. Рис. 63. Влияние силы тока и диаметра электродной проволоки на глубину провара. Рис. 64. Значение силы сварочного тока, при которой достигают одинаковую глубину проплавления при разных диаметров электродов

напряжения дуги способствует получению сварных швов с малой высотой усиления. Глубина проплавления с изменением длины дуги (напряжения на дуге) при сварке на больших силах тока изменяется практически незначительно.

Если, например, при автоматической сварке под флюсом при силе тока 1000А и скорости сварки 20 м/ч изменить напряжение на дуге с 30 на 50 В, то глубина проплавления изменится всего на 3—4 мм. Но при сварке тонких листов (например, 2—6 мм), когда применяют малые силы сварочного тока, влияние напряжения дуги на глубину проплавления необходимо учитывать.

Повышение напряжения на дуге при неизменной силе сварочного тока вызывают возрастание коэффициентов формы шва (я|)пр и г|)ус) и доли участия основного металла в металле шва и наоборот. Напряжение на дуге при сварке под флюсом выбирают обычно по опытным данным, отражающим изменение напряжения дуги в зависимости от величины сварочного тока, диаметра электрода, марки и других параметров (табл. 65).

Рис. 65. Напряжение дуги в зависимости отсилы тока и диаметра электрода. Рис. 66. Влиянеие напряжения дуги на ширину проплавления при сварке на постоянном токе

Рассматривая влияние напряжения на дуге на ширину проплавления основного металла, необходимо знать, что оно зависит также от рода тока и полярности (табл. 66).

При сварке под обычными флюсами ширина провара на обратной полярности (плюс — на электроде, минус — на изделии) больше, чем на прямой; причем чем выше напряжение дуги, тем больше разница в ширине провара. Ширина провара при сварке на переменном токе в тех же условиях получает средние значения — меньшие, чем при обратной, и большие, чем при прямой полярности.

Скорость сварки. Форма шва и доля основного металла в шве в большей мере зависят от скорости сварки (иСв)> оказывающей влияние на положение столба дуги по отношению к поверхности сварочной ванны. Чем больше скорость сварки, тем больше отклоняется столб дуги.

Отклонение столба дуги происходит в сторону, обратную движению электрода. Вследствие этого с возрастанием скорости сварки растет отклонение сварочной дуги от оси электрода. Наклон дуги в сторону, обратную движению электрода, вызывает некоторое увеличение горизонтальной составляющей давления дуги на расплавленную ванну, а значит, и оттеснение ванны из-под оси электрода. Поэтому глубина проплавления основного металла растет (рис. 76). Но так как увеличение скорости сварки при той же мощности дуги обусловливает пропорциональное уменьшение погонной энергии (энергии, выделенной на единицу длины шва), то при дальнейшем увеличении скорости сварки картина'изменяется; глубина проплавления начинает убывать. Величина скорости сварки, при которой изменяется характер влияния на глубину провара, зависит от диаметра электрода, напряжения и силы тока в дуге, наклона электрода и т. д. и лежит в пределах около 30— 40 м/ч. Ширина проплавления с увеличением скорости сварки непрерывно падает (рис. 77), причем в относительно больших размерах, чем глубина провара. Поэтому коэффициент формы проплавления шва с увеличением скорости сварки снижается. Вследствие уменьшения ширины проплавления увеличивается высота шва, а значит, коэффициент формы усиления снижается. Но доля участия основного металла в шве с возрастанием скорости сварки непрерывно растет.

Влияние углов наклона электрода и изделия на форму шва. Заданную форму шва можно получить не только изменением режима сварки, но и применением некоторых технологических приемов. К таким технологическим приемам относят обычно наклон электрода или изделия по отношению к горизонту каждого по отдельности или совместно (рис. 78 и 79).

Углы наклона электрода (а) и изделия (р) существенно влияют на общую высоту Я, а значит, и на hnp.Так, при возрастании угла наклона от 0 до 6—8°, т. е. от вертикального положения до 8° в сторону движения электрода, высота шва увеличивается и hnpимеет максимальное значение. При дальнейшем увеличении а высота шва начинает падать.

При сварке на подъем глубина проплавления увеличивается, а ширина проплавления падает, при сварке на спуск — наоборот.

Влияние скорости сварки на форму шва

Влияние подготовки кромок и типа соединения на форму шва и долю участия основного металла в шве.Экспериментальными исследованиями доказано, что форма проплавления основного металла практически не зависит от типа шва и соединения от параметров разделки.

Влияние скорости сварки и напряжения дуги наширину шва

Форма проплавления основного металла определяется прежде всего основными составляющими режима сварки, т. е. величиной силы сварочного тока, напряжением на дуге и скоростью сварки. Как показано

Наклон электрода вдоль шва: а - углом назад, б - углом вперед

на рис. 80, тип шва и соединения и параметры разделки кромок определяют прежде всего форму усиления шва и долю участия основного металла в сварном шве, а также в некоторой мере создают пределы для

Сварка с наклоном изделия

формы проплавления. При угле между свариваемыми кромками 90°, при условии получения полного проплавления вершины угла, я|)пр не должен быть больше 2. При а = 60° будет я|?пр = 1,73 и т. д.

Верхний предел ВПр при подобных сварных швах ограничивается необходимостью получения полного проплавления вершины угла. Увеличивать ширину шва в этом случае не рекомендуется, так как имеется опасность подрезов на кромках. Поэтому при малых углах скоса кромок для получения полного проплавления вершины угла устанавливают зазор между свариваемыми листами или применяют специальный тип

Влияние подготовки кромок на форму шва

разделки кромок (например, U-образную разделку) или специальные технологические приемы (например, первый слой выполняют электродом малого диаметра).

Величина зазора, угол скоса кромок и глубина разделки определяют в основном, при данном режиме сварки, форму усиления и долю участия основного металла в сварном шве. Чем больше зазор, угол скоса кромок и глубина разделки, тем меньше усиление шва и доля участия основного металла в шве.

Приближенный расчет режимов автоматической сварки под флюсом

Данные, приводимые ниже, относятся к автоматической сварке низкоуглеродистой стали проволокой марки Св-08 и Св-08А. В этой методике расчета не учитывается влияние химического состава основного и наплавленного металла на свойства и сопротивляемость образованию трещин.

Влияние химического состава основного металла из углеродистых и низколегированных сталей на сопротивляемость образованию трещин выражается эквивалентом углерода Сэ. СЭВом рекомендована эмпирическая формула для приближенной оценки свариваемости стали:

где символ каждого элемента означает его максимальное содержание в процентах для данной марки стали; 6 — толщина свариваемых в стык деталей, мм.

При содержании в стали углерода >0,22% и эквиваленте углерода > 0,50% для предотвращения трещин и получения благоприятных свойств в зоне термического влияния необходим предварительный подогрев основного металла. При выборе режимов сварки таких сталей необходимо рассчитать или проверять скорость охлаждения околошовной зоны по методике, разработанной Н. Н. Рыкалиным [3].

- Расчет режима рекомендуется проводить в следующей последовательности:

1. При данной толщине свариваемых листов задаемся подготовкой кромок под сварку. При этом учитывают толщину свариваемых листов, тип сварного соединения, наличие сварочного оборудования, его мощность и показатели производительности. Выбор подготовки кромок и типа сварных швов ведут в соответствии с ГОСТ 8713—70, действующими заводскими нормалями или техническими условиями. Выбранный тип соединения, тип сварного шва и подготовку кромок вычерчивают на миллиметровой бумаге в натуральную величину или в определенном масштабе.

2. На выполненном чертеже наносят контуры сечения сварного шва (рис. 81). При этом должны быть учтены следующие соображения:

автоматическая сварка под флюсом рекомендуется при толщине свариваемых листов 5—50 мм;

максимальное сечение однопроходного автоматного шва обычно не превышает 100 мм2;

максимальная толщина металла, свариваемого в один слой, должна соответствовать табл. 67;

Максимальная толщина металла (мм) свариваемого в один слой

глубину проплавления при односторонней сварке принимают 0,7—0,8 толщины свариваемых листов; при двусторонней сварке одинаковыми швами глубину проплавления принимают 0,66; коэффициент формы провара при автоматической сварке под флюсом лежит в пределах 1,0—3,0. При вычерчивании контуров сечения шва необходимо помнить, что коэффициент формы провара оказывает большое влияние на образование трещин в сварных швах (рис. 82);

для стыковых автоматных. швов оптимальный коэффициент формы усиления принимают равным 0,3.

Размеры и площади сечения сварных швов

По чертежу определяют основные параметры шва:hnр; b\/iyc;FHи Fnp.

3. Определяют величину силы сварочного тока, необходимого для получения заданной глубины проплавления основного металла,hn?= = Л7СВ> где /гпр — полученная из чертежа глубина проплавления, мм; К выбирают по табл. 61.

4. Задаются диаметром электродной проволоки. Для автоматической сварки обычно применяют электродную проволоку диаметром 2; 3; 4; 5; 6 мм. При этом учитывают толщину свариваемых элементов, форму разделки, наличие соответствующих автоматов, флюсов и другие

Влияние коэффициента формы провара на критическое содержание углерода в металле шва при сварке углеродистых сталей

соображения, изложенные ранее. Выбранный диаметр можно проверить по допустимой плотности тока для данного размера (табл. 68).

Диаметр электродной проволоки также можно приближенно определить по формуле

где d3— диаметр электродной проволоки, мм.

5. В зависимости от силы сварочного тока и диаметра электродной проволоки определяют ее скорость подачи по графику, приведенному на рис. 83. Скорость подачи электродной проволоки можно определить или проверить по уравнению

Для приближенных расчетов коэффициент потерь электродного металла на угар и разрабатывание ф можно принять равным нулю. Тогда

Коэффициент Кр можно определить по графику, показанному на рис 84.

Зависимость сварочного тока от диаметра и скорости подачи электродной проволоки

Скорость сварки в нормальных условиях обычно лежит в пределах 20—60 м/ч. Скорость сварки оказывает существенное влияние на образование так называемой зоны несплавления. В связи с этим желательно проверить значение по величине коэффициента формы провара (рис.85).

Рис. 84. Зависимость коэффициента расплавления от силы сварочного тока при разных диаметрах электродной проволоки. Рис. 85. Влияние скорости сварки на критическое значение формы провара

6. По скорости подачи электродной проволоки и сечению наплавленного металла и электродной проволоки определяют скорость сварки:

7. Напряжение на дуге зависит от силы сварочного тока, диаметра электродной проволоки, марки флюса и других параметров и может быть выбрано по табл. 65 и 66.

8. По выбранным параметрам режима определяют действительную площадь провара:

где т]пр — коэффициент проплавления; т]пр = 0,1 ч-0,3, его можно определить по графикам, показанным на рис. 86.

Зависимость полного теплового коэффициента проплавления от параметра режима сварки

9. Полученное значение площади провара сравниваем с площадью провара на чертеже (см. рис. 81). Ошибка не должна превышать ± 10%. Если Fnpболее значительно отличается от Fnp, то необходимо прокорректировать выбранные значения напряжения дуги и скорости сварки.

Подготовка и сборка под сварку

Подготовку деталей и сборку конструкций под автоматическую сварку производят более тщательно, чем под ручную. Глубокий провар и жидкотекучесть расплавленного металла при автоматической сварке требуют выдерживать при сборке одинаковые размеры зазоров и разделок фасок, что обеспечивает получение высокого качества сварных швов и высокую производительность процесса. Резку и скос кромок листов под автоматическую сварку производят механическим способом или механизированной кислородной резкой. Перед сборкой конструкций места наложения швов шириной 25—30 мм по всей их длине должны быть очищены от ржавчины, масла и других загрязнений.

Сборка элементов со стыковыми швами. Во время сборки изделий стыковые соединения закрепляют струбцинами, скобами или другим способом. Сборочные прихватки длиной 50—80 мм выполняют электродами с качественным покрытием. Расстояние между прихватками не должно быть более 500 мм. Крайние прихватки располагают на расстоянии не менее 200 мм от края листов. Все прихватки перед сваркой тщательно зачищают от шлака, брызг, и продувают стык по всей длине сжатым воздухом. К концу стыка приваривают начальные и выводные технологические планки длиной 100—120 мм и шириной 60—120 мм. Форма разделки кромок выводных планок должна строго соответствовать форме разделки основного стыка. При сборке конструкций следует стремиться к тому, чтобы превышение кромок стыкуемых элементов было минимальным (табл. 69).

Допустимые колебания зазоров и превышение кромок при сварке стыковых швов под флюсов

Сборка элементов с угловыми швами. Перед сборкой места наложения швов должны быть зачищены. Зазор между свариваемыми элементами должен быть не более 1 мм. Сварку тавровых соединений наклонным электродом (не в лодочку) можно производить при зазорах до 2 мм. Сборочные прихватки выполняют качественными электродами. Сварку угловых швов начинают и заканчивают на выводных технологических планках.

Технологические способы выполнения сварных соединений

Стыковые соединения выполняют несколькими методами. Сварку односторонних стыковых швов можно производить как без разделки, так и с разделкой кромок. Для получения полного провара и предохранения от протекания жидкого металла через разделку одностороннюю сварку стыковых швов выполняют на флюсовой подушке, медной и флюсо-медной подкладке, на остающейся стальной подкладке или с ручной подваркой корня шва, а также на весу.

Сварку на флюсовой подушке применяют довольно часто. Флюсовую подушку используют для поджатия флюса с нижней стороны свариваемых листов и удержания сварочной ванны. Флюс к изделию поджимают гибким шлангом, соединенным с магистралью сжатого воздуха, винтовыми, рычажными, эксцентриковыми и иными прижимами. Широко применяют магнитные стенды с флюсовой постелью, флюс поджимается магнитами.

При сварке кольцевых швов внутри сосудов флюс снаружи поджимают флюсоременной подушкой. Движение бесконечного ремня происходит вследствие трения, возникающего при вращении сосуда.

На флюсовой подушке сваривают стыковые швы без разделки и с разделкой кромок. Разделка может быть односторонняя V-образная, двусторонняя Х-образная и др. Режимы односторонней сварки стыковых швов с обязательным зазором на флюсовой подушке приведены в табл. 70.

Режимы односторонней сварки стыковых швов с обязательным зазором на флюсовой подушке

Сварка на медной и флюсо-медной подкладке является также весьма распространенным способом сварки. Гладкая медная подкладка позволяет производить одностороннюю сварку только при условии плотного поджатия и полного отсутствия зазора. Этот недостаток устраняют применением флюсо-медных подкладок, имеющих канавки треугольной формы для флюса.

При сварке цилиндрических изделий подкладки бывают двух типов: неподвижные разжимные и перекатывающиеся. Перекатывающиеся подкладки не имеют специального привода, так же как и флюсоременные подушки.

При сварке тонких листов (2—8 мм) поджатие флюса создают искусственными средствами: эластичными шлангами, внутри которых подают сжатый воздух, или механическими прижимами. Широкое применение (особенно в судостроении) для односторонней сварки тонких листов на флюсовой подушке получили электромагнитные стенды. Режимы односторонней сварки стыковых швов на флюсовой подушке листов толщиной 2—8 мм приведены в табл. 71.

Сварку в замок применяют при изготовлении толстостенных изделий. Соединение в замок требует точной подготовки стыкуемых кромок.

Сварку на остающейся подкладке (рис. 87,а) применяют в тех случаях, когда невозможно осуществить ручную подварку, сварку на флюсовой или флюсо-медной подушке. Основное условие получения качественного сварного соединения — точная подгонка подкладки. Зазор между подкладкой и кромками не должен превышать 0,5—1,0 мм. Ширину стальной подкладки принимают (4/5) б, а толщину 0,56 при толщине листов 2—6 мм и (0,3—0,4) б при толщине листов 6—10 мм

Сварку с предварительной ручной подваркой корня шва (рис. 87, б) применяют в ограниченных случаях. Ручной шов необходимо проварить на глубину V3толщины стыкуемых кромок. Его выполняют качественными электродами во избежание пор в автоматных

Сварка на остающейся подкладке (а) и с предварительной ручной подваркой корня шва (б)

швах. Режимы сварки стыковых швов без разделки кромок по ручной подварке приведены в табл. 72.

Двусторонняя автоматическая сварка (сварка по автоматической подварке) является основной при выполнении высококачественных швов. Режимы сварки приведены в табл. 73—74.

Режимы односторонней сварки стыковых швов металла толщиной 2 - 8 мм на магнитых стендах с флюсовой подушкой

Режим сварки стыковых швов без разделки кромок при ручной подварке

Режимы двусторонней сварки стыкового шва без разделки кромок на флюсовой подушке

Режим двусторонней сварки стыкового шва с V-образной разделкой кромок на флюсовой подушке

Сварку металла толщиной более 50 мм производят в исключительных случаях. Как правило, такие швы выполняют электрошлаковым способом. Для уменьшения объема наплавленного металла применяют узкую рюмкообразную разделку. Корень шва подваривают вручную.

Сварку металла толщиной 1—3 мм выполняют электродной проволокой диаметром 1—3 мм. Режимы сварки тонколистового металла встык даны в табл. 75.

Угловые соединения. Глубокий провар, присущий сварке под флюсом, позволяет в 1,5 раза уменьшить катеты углового шва без ущерба для его прочности. Для снижения вероятности образования подрезов, наплывов и непроваров коэффициент формы провара должен быть фпр 2. Сварку угловых швов выполняют вертикальным или наклонным электродом.

Сварку в лодочку можно выполнять при симметричном или несимметричном расположении свариваемых листов. При сварке в лодочку, как и при сварке стыковых швов, применяют специальные приемы. Режимы сварки угловых швов в лодочку приведены в табл. 76, угловых швов не в лодочку — в табл. 77.

Сварку наклонным электродом применяют тогда, когда изделие невозможно установить в положение лодочки. Максимальное сечение однопроходного углового шва при сварке не в лодочку должно быть не более 40—50 мм2. Формирование шва в большой степени зависит от точности ведения электрода вдоль плоскости сварки. Небольшое смещение электрода вызывает подрезы или наплывы.

При сварке нахлесточных соединений вертикальным электродом необходимо последний вести точно вдоль кромки. Смещение электрода

Режимы сварки стыковых швов тонколистовой стали

на верхнюю кромку может привести к непроварам. Смещение в противоположную сторону приводит к прожогам.

Сварка под флюсом средне- и высокоуглеродистых сталей. В зависимости от содержания углерода углеродистые стали делят условно на три группы: первая — низкоуглеродистые, содержащие до 0,22% углерода; вторая — среднеуглеродистые — до 0,45% углерода и третья — высокоуглеродистые — более 0,45% углерода. Средне- и высокоуглеродистые стали обладают повышенной прочностью, твердостью и износостойкостью. Сварку производят под флюсом АН-348А и ОСЦ-45 в сочетании с проволоками Св-08 и Св-08А диаметром 2—3 мм на минимальной силе тока с применением постоянного тока обратной полярности. Для уменьшения вероятности получения горячих трещин применяют облицовку кромок. Для этого вначале каждую кромку наплавляют низкоуглеродистой

Режимы сварки в лодочку угловых швов тавровых и нахлесточных соединений

Режимы сварки не в лодочку угловых швов тавровых и нахлесточных соединений

проволокой, после чего производят сборку и окончательную сварку. Углеродистые стали склонны к закалке на воздухе. Чтобы избежать закалки, следует подогревать изделие перед сваркой, уменьшать скорость сварки, замедлять остывание свариваемого металла. Чем больше углерода в стали, тем выше должна быть температура подогрева, тем медленнее должно быть остывание изделия после сварки. При сварке средне- и высокоуглеродистых сталей с целью снижения склонности сварных швов к образованию кристаллизационных трещин рекомендуется применять двухдуговую сварку раздвинутыми дугами и сварку с поперечными колебаниями электрода. Во всех случаях сварку проводят с минимальным проплавлением основного металла.

Сварка под флюсом легированных конструкционных сталей. Автоматическая сварка под флюсом конструкционных легированных сталей принципиально осуществляется при следующих условиях: дополнительное легирование металла шва элементами, сообщающими ему требуемые свойства; обязательное применение низкоуглеродистой электродной проволоки; ограничение глубины проплавления основного металла; предварительный и сопутствующий подогрев; применение основных флюсов; последующая термообработка. При сварке низколегированных конструкционных сталей в большинстве случаев применяют флюсы АН-348А, ОСЦ-45 и АН-60 и сварочные проволоки Св-08ГА, Св-10Г2. Если стали имеют повышенное содержание кремния, то применяют флюс АН-10 в сочетании с высокомарганцовистой проволокой.

При сварке низколегированных сталей повышенной прочности типа ЗОХГСА, применяемых обычно после соответствующей термической обработки, используют флюс АН-1 или АН-10 в сочетании с проволокой Св-18ХМА и Св-20ХМА. Для сварки этих сталей хорошие результаты дают специальные керамические флюсы (например, КС-ЗОХГСА для стали ЗОХГСА) в сочетании с низкоуглеродистыми сварочными проволоками.

Сварка под флюсом высоколегированных сталей. Для изделий, выполняемых сваркой под флюсом, чаще применяют кислотостойкие аустенитные хромоникелевые стали типа Х18Н9Т. Рекомендуемые режимы сварки высоколегированных сталей приведены в табл. 78. При одной и той же силе тока глубина проплавления у высоколегированных сталей

Режимы сварки под флюсом аустенитной стали Х18Н9Т толщиной 8 - 20 мм без разделки кромок

получается большей, чем на низкоуглеродистой стали. Поэтому для получения заданной глубины провара необходимо снижать силу сварочного тока на 10—15%. Кроме того, аустенитные стали рекомендуется сваривать при малом напряжении на дуге.

Для повышения коррозионной стойкости рекомендуется обеспечивать ускоренное их охлаждение. Поэтому сварку нержавеющих сталей производят на медных, охлаждаемых водой подкладках. При многослойной сварке предусматривают промежуточное охлаждение свариваемых листов. Иногда даже прибегают к охлаждению сварных швов водой, подаваемой вслед за сварочной дугой или на корень шва.

Для сварки аустенитных сталей применяют низкокремнистые плавленые флюсы марок АН-26, АНФ-5, 48-ОФ-6 и др.

Аустенитные стали под флюсом обычно сваривают на постоянном токе обратной полярности. В качестве электродной проволоки при сварке сталей типа Х18Н9Т применяют различные проволоки. Выбор марки проволоки зависит от условий работы сварного соединения. Для сварки наиболее распространенной стали этого класса Х18Н9Т применяют сварочные проволоки Св-04Х19Н9, Св-04Х19Н9С2, Св-06Х19Н9Т, Св-05Х19Н9ФЗС2 и др. Рекомендуемые марки проволоки и флюсов для автоматической сварки стали Х18Н9Т приведены в табл. 79. При сварке аустенитных сталей для предотвращения кристаллизационных трещин нашел широкое применение способ, связанный с получением двухфазной структуры металла шва. Наличие 3—5% первичного d-феррита обеспечивает удовлетворительную стойкость металла шва против образования кристаллизационных трещин.

Если по каким-либо условиям в наплавленном металле не допустимо содержание первичного феррита, то прибегают к целому ряду других средств: снижают в металле шва содержание фосфора, кремния и серы, повышают содержание углерода, титана и ниобия; применяют различные технологические меры, обеспечивающие уменьшение доли участия основного металла в шве и уменьшение коэффициента формы проплавления; применяют фторидные флюсы и др. Основной особенностью требований, предъявляемых к сварным соединениям из стали Х18Н9Т, является высокая стойкость против межкристаллитной коррозии. При воздействии на сталь критических температур (650—850° С) на границах зерен выпадают комплексные карбиды хрома и железа. Вследствие этого пограничные слои зерен обедняются хромом (ниже 10—12%), что приводит к снижению коррозионной стойкости металла. Такое явление наблюдается в зоне термического влияния сварного соединения. Для борьбы с межкристаллитной коррозией в околошовной зоне применяют: снижение содержания углерода в основном металле до 0,02—0,03%; легирование стали титаном или ниобием, которые имеют большее сродство к углероду, чем хром; некоторые виды термообработки (закалка, стабилизирующий отжиг) и др.

Сварка двухслойных сталей. Двухслойные стали сваривают с раскрытием кромок. В первую очередь со стороны низкоуглеродистой стали заваривают в один слой корень шва вручную электродами Э42А. Затем заваривают всю разделку шва автоматом. При суммарной толщине листа 14 мм накладывают один слой, при толщине 22 мм — четыре слоя. Сварку со стороны облицовки выполняют в последнюю очередь, чтобы обеспечить наиболее высокую коррозионную стойкость сварного шва.

Рекомендуемые сварочные материалы для автоматической сварки стали Х18Н9Т под флюсом

Список литературы
  1. Автоматическая электродуговая сварка под флюсом. Под ред. акад. Е. О. Патона. М., Машгиз, 1953, 396 с.
  2. Вейнбойм Д. И.Дуговые сварочные автоматы.Л.-,Судпромгиз,1956, 286
  3. Рыкалин Н. Н.Расчеты тепловых процессов при сварке. М., Машгиз, 1951, с. 52 — 1 12, 179 — 291.
  4. Севбо П. И.Оборудование для сварки под флюсом. М., Машгиз, 1958, 70 с.
  5. Справочник по сварке. В 3-х т. Под ред. Е. В. Соколова. М.» Машгиз, 1961 — 1962, т. 1, с. 214—287; т. 2, с. 125—140, 192—253.
  6. Технология электрической сварки плавлением. Под ред. акад. Б. Е. Патона, М., Машгиз, 1962, с. 15 — 17, 56-158, 176 — 543.

вверх страницы