Сварочная практика Отчет 1

10

рокр используемых в конструкциях, преимущества и недостатки такие же, иш и у стыковых. Преимуществами нахлесточного соединения являются простота сборки(возможность подгонки размеров за счет величины нахлестки), отсутствие скоса кромок под сварку. Недостатки нахлесточного соединения перед другими типами: повышенный расход основного металла на перекрытие в соединении(величина нахлестки по ГОСТ должна быть не менее трех толщин тонкой детали), более низкая работоспособность при пе-

	ременных	или динамических нагрузках, чемстыковыху		соединений, слож-
	ность проведения контроля качества сварки./
			Для обеспечения качест-
			венного провара и формиро-
			вания сварного шва изго-
			тавливаемого сварного сое-
			динения выполняют подго-
			товку кромок под сварку
			{рис. 1.4.)Цлементами гео-
			метрической' формы подго-
			товки кромок под свар-
			ку являются угол разделки
			кромокti,угол скоса одной
			кромки	зазор между сты-
			куемыми кромками Ь, притуп-
			ление кромки с.Без раздел-
	/	Рис. 1.4.	ки кромок, при ручной од-
			носторонней сварке, можно
	Наиболее характерные формы подготовки кромок
			сваривать металл толщиной
	стыковых соединений - с отбортовкой(а),V-об-
	разная(б),Х-образная(в), U-образная(г) и эле-до 4 мм. Стандартный угол
	менты геометрической формы подготовленных		разделки кромок в зависи-
	кромок поя сварку стыкового(д) и углового(е)
		швов	мости от способа сварки и
			типа соединения изменяется
	в пределах от 45 I 2" до 12 I 2". Тип разделки и величина угла раздел-
	ten кромок определяют количество необходимого дополнительного металла
	для заполнения пространства разделки, а		значит,	производительность
	сварки, Так, налример. Х-образная разделка кромок по сравнению с V-об-
	разной позволяет уменьшить объем наплавленного металла в 1,6.... 1^7/ра-
	за. Притупление с ofwino составляет 2 1		1 мм. Его назначение - обеспе-

чить правильное формирование шва и предотвратить прожоги в корне (нижней части! шрч n;wnp Ь обычно равен 1...2 мм. При принятых углах раз-

11 -

делки кромок, наличие зазора необходимо для провара корня шва.

	„Сварные швы классифицируются по многим признакам. В зависимости
	от толщины свариваемого металла швы могут выполняться с различным спо-
	собом подготовки кромок - с отбортовкой кромок, без отбортовки кромок,.
	со скосом кромок, со скосом одной кромки. Основные типы, конструктив-
	ные элементы и размеры швов сварных конструкций, подготовка кромок под
. I	сварку, величины зазоров в стыках должны соответствовать: при ручной
	дуговой сварке - ГОСТ 5264-80.
	По виду сварного соединения различают швы стыковые и угло-
	зые (рис. 1. 5.).
	Стыковые швы применяют для выполнения стыковых соединений. Эле-
	ментами геометрической формы стыкового шва являются(рис. 1. 5. а.) : ширина
			шва е глубина провара вы-
	V		пуклость (вогнутость) шва ц,
	е	о
			угловой катет к, глубина
		•с	проплавления Н^'
			Угловые швы применяются
			при выполнении соединений
			-внахлестку, тавровых, угловых
		Рис. 1.5.»	и др. Размеры угловогошва
	Геометрические параметры сты-		характеризуются катетом к. ,
	кового (а) и углового (I)		При определении катета к
		швов	в швах,/ как показанона
			рис.1. & , принимается меньший
			катет вписанного в сечение
			шва треугольника.
			£по форме наружной поверх-
			ности различают нормальные,
			выпуклые и вогнутые швы
		Рис. 1.6	(pHC.l.e.j/
		Виды угловых швов:	|при сварке для всех ти-
	а-неравнобсжий выпуклый; б-рав-
	нобокий выпуклый; в-ослаблен-		пов швов важно обеспечить
		1.2.Сварные швы.

ный (вогнутый)	полный провар кромок соеди-

няемых элементов, атакже необходимую внешнюю форму шва как с лицевой, так и с обратной стороны. Важное значение также имеет образование плавного перехода металла лицевого и обратного валика к основному металлу,

- 12.

а

вертикальные, горизонтальные

Г

Рис. 1.7,

Пространственное положение сварных швов (а),в т. ч. стыковых(б) и угловых (в)

13 .

так как это обеспечивает высокую прочность соединения при динамических нагрузках|в угловых швах бывает трудно проварить корень шва на всю его толщину, особенно при сварке наклонным электродом. Для этих швов рекомендуется вогнутая форма поперечного сечения шва с плавным переходом к основному металлу, в результате чего снижается концентрация напряжений в месте перехода и повышается прочность соединения при динамических нагрузках.

По положению в пространстве, как показано на рис. 1.7., различают нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные сварные шщ/

			^ По конфигурации
а	^	®	швы сварных соедине-
			ний выполняют прямо-
			линейными, кольцевы-
			ми и криволинейными
			(рис. 1.8.).»^
			По протяженности
	Рис. 1.8.		швы подразделяют на
	Виды сварных швов по конфигурации:		непрерывные и преры-
а-прямолинейные;б-кольцевой; в-криволинейный			вистые	(рис. 1. 9.). В
		тавровых соединениях прерывистый шов мо-
		жет быть цепным	(рис. 1.9.б.) или шахмат-
		ным (рис. 1.9. в.).
		По способу	удержания		расплавленного
		металла во время сварки			швы сварных сое-
		динений делятся на швы, выполненные без
шРис. 1.9.		подкладок и подушек, на съемных и остаю-
		щихся стальных подкладках, на медных, флю-
		сомедных, керамических и асбестовых под-
		кладках, а также флюсовых'и газовых подуш-
		ках./
		Но отношению к направлению действующих
		усилий сварные швы подразделяются на флан-
		говые, лобовые, комбинированные и косые
		(рис. 1.10.).
Виды сварных швов по		По количеству наложенных; валиков и
	протяженности:	слоев сварные швы бывают: односторонние,
а-непрерывный; б-преры-
вистыи цепной; в-преры- двусторонние, многослойные и многослойные
	вистый шахматный	многопроходные (рис.1.11.).		Валик - это

металл сварного шва, наплавленный или пй

вой сварки и др.

	14
	реплавленный за один проход.
	Обычно выбор видов сварных соединений
	и швов зависит от конструкции изделия.
	( Сварной конструкцией называется ме-
	таллическая конструкция, изготовленная
	сваркой отдельных деталей. Часть конструк-
	ции, в которой сварены примыкающие друг к
	другу элементы, называется сварным узлом.
	В зависимости от расположения свариваемых
	узлов или деталей относительно друг друга
	швы могут быть выполнены под острым, пря-
	мым или тупым углом, а также располагать-
	ся в одной плоскости.
Рис, 1.10	По применяемому виду сварки швы свар-

ных соединений разделяются на швы ручной Виды сварных швов по отношению к действу-дуговой сварки, швы дуговой сварки в зающим на них усилиям:

а-фланговый; б-лобо- щитных газах, швы автоматической и меха- вой;в -комбинирован- низированной сварки под флюсом, швы газо-

ный; г-косой

Рис. 1.11.

Виды сварных швов по количеству наложенных слоев и валиков:

а-однослойный;б-многопроходной;в-многос- лойный многопроходной

На чертежах сварных изделий применяют условные изображения швов но ГОСТ 2312 - 72.

1.3. Последовательность изготовления сварной конструкции.

Процесс изготовления сварной металлоконструкции начинается с заготовки деталей. Заготовка деталей'состоит из следующих операций:

1) составление схемы раскроя металла;2) предварительная правка и чистка; 3) разметка;4) резка;5) окончательная правка;6) получения отверстий.7) гибка;») подготовка кромок.

15

После заготовки детали сварных конструкций поступают1 на сборку. Требования к подготовке деталей ксварке регламентированы СТБ 1016-96. Сборкой называется процесс последовательного соединения деталей между собой в порядке, предусмотренном технологическим процессом и чертежом для последующей сварки. Требования к сборке под сварку содержатся в СТБ 1016-96.

Перед сборкой сопрягаемые поверхности свариваемыхдеталей, во избежание появления пор и других дефектов в металле шва, должны

быть тщательно очищены от ржавчины, масла, грязи, окалины и влаги. Если свариваемые детали нельзя устойчиво установить одна относительно другой, фиксация сопрягаемых поверхностей производится с помощью струбцин, тисков и других зажимающих или поддерживающих приспособлений.

В случае необходимости собираемые детали соединяют между собой посредством прихваток, которые размещают в местах расположения будущих сварных швов. Площадь сечения прихваток не должна превышать 2/3 площади сечения будущего шва. Длина каждой прихватки должна быть равна 4-5 толщинам соединяемых деталей. Разрешается наложение прихваток вне мест расположения швов для временного крепления деталей. Эти прихватки после выполнения своего назначения удаляют, а места их размещения зачищают. Прихватки в процессе сварки основного шва переваривают.

После сварки шов очищается и визуально определяется наличие дефектов. В случае необходимости производится зачистка шва.

Для снятия внутренних напряжений при необходимости после сварки производится отжиг. В случае значительных деформаций свариваемой конструкции до или после отжига осуществляется правка.

1.4.Дефекты сварных соединений.

Дефекты в сварных швах приводят к уменьшению прочности и снижению эксплуатационной надежности сварных конструкций. Дефекты могут быть наружные и внутренние. Наружные дефекты можно выявить при внешнем осмотре и обмере сварных швов. Внутренние дефекты обнаруживаются только с помощью специальных приборов и методов.

£К наружным дефектам относят несоответствие шва требуемым геометрическим размерам (отклонение по ширине и высоте шва), подрезы, наплывы, прожоги, трещины, остатки шлака, неравномерную чешуйчатость, незаплавленные кратеры, видимые непровары, деформация конструкции.

К внутренним дефектам относят пористость металла, шлаковые включения, непровар, перегрев и пережог металла, внутренние трещины.

16

Главными причинами возникновения дефектов могут быть некачественная подготовка деталей конструкции к сварке (неравномерный зазор между кромками свариваемых деталей, наличие влаги, окалины и загрязнений на гювсрхностй кромок), низкое качество основного металла (повышенное содержание вредных примесей)низкое качество присадочного материала (низкое качество электрода или электродной обмазки),несоблюдение установленного режима сварки (большая или малая сила сварочного тока, несоответствующий химический состав электрода или присадочного прутка, несоответствующий состав покрытия электрода или флюса), небрежное выполнение сварки или низкая квалификация сварщика (сварка длинной дугой, неправильная последовательность наложения шва, неумение манипулировать электродом).

^Контроль качества сварки в зависимости от ответственности сварных конструкций осуществляется различными методами. Многие методы контроля регламентированы ГОСТами.Среди них такие,как: Методы контроля качества (ГОСТ 3242-79);Просвечивание сварных соединений (ГОСТ 7512-82); Ультразвуковой метод контроля (ГОСТ 14782-86);Магнитографический метод контроля (Г0СТЯ5225-82) и др.

/ Устранение дефектов с учетом ответственности сварной конструкции производится зачисткой и заваркой дефектного участка, заплавлением кратеров (недоплавленных углублений), вырубкой дефектного участка и последующей заваркой, термообработкой, механической правкой.

2. Электродуговая сварка.

2.1. Сварочная дуга

^Сварочная дуга представляет собой мощный электрический разряд

сильно ионизированной смеси гадов и паров материалов, используемых при сварке,сопровождаемый выделением значительного количества пепла и све-

m a j С физической точки зрения - это сложный процесс переноса электрических зарядов через ионизированный воздушный промежуток. Ионизация газового промежутка при дуговой сварке происходит во время зажигания дуги и обусловлена электронной эмиссией с горячего катода. Электроны, вылетающие с поверхности отрицательно заряженного электрода, сталкиваются с атомами или молекулами газообразных веществ, находящихся в пространстве между -электродами, возбуждают или ионизируют их. ^ дуговом разряде эмиссия (пывряеыпание) электронов с катода происходит под влиянием д'пук фанторо*вд>-овдйтемпературы (термоэлектронная эмиссия) и

17

напряженности электрического поля (автоэлектронная эмиссия).Причем,чем сильнее напряженность электрического поля между электродами,тем больше энергии сообщается электронам и ионам. Отрицательно заряженные частицы бомбардируют анод, а положительно заряженные - катод. Взаимная бомбардировка ионов при соответствующем напряжении дуги превращает кинетическую энергию этих частиц в тепловую и световую.

Кроме электрического поля, на поведение частиц в столбе дуги влияет еще ряд факторов: термическая диффузия - стремление разогретых частиц разбежаться в разные стороны; пинч-эффект - взаимодействие магнитного поля, возникающего вокруг столба дуги и стремящегося его сжать и др. В зависимости от конкретных условий, в которых горит дуга, влияние этих факторов может ослабевать или, наоборот, усиливаться.

Тепловая и световая энергия в сварочной дуге выделяется неравно-

мерно. На аноде выделяется около 43X тепла за счет бомбардировки его

электронами, имеющими более высокую кинетическую энергию, чем ионы, бом-

бардирующие катод; на катоде выделяется около 36X общего количества тепла сварочной дуги. Остальное тепло ( 21%) образуется в столбе дуги.

Температура электрической дуги зависит от материала электродов; при угольных электродах она составляет на катоде около 3500°С, на аноде около 3900°С; при металлических электродах на катоде 2400°С и аноде 2600°С. В центре дуги, по ее оси температура достигает 6000...7000°С.

^При электродуговой сварке на нагревание и расплавление металла используется 60...70% тепла.Остальное его количество(30... 40%) рассеивается в окружающем пространстве. При сварке (рис. 2.1.)дуга возникает при

£пропускании тока между метал-

лическим электродом 4 и основным металлом 1. Дуговой разряд(пламя дуги)имеет форму расширяющегося к поверхности изделия столба, у

основания которого в толще изделия образуется кратер дуги или сварочная ваннауДля зажигания (возбуждения) дуги электрод под током соприкасается с изделием. Вследствие высокой плотности то-

Рис. 2.1. Электрическая дуга ка в месте контакта конец электрода и соприкасающийся с ним участок изделия сильно -нагревается. Это обеспечивает образование дуго&ого разряда в момент отвода электрода от поверхности изделия. Конец электрода и находящийся под ним

18

участок изделия расплавляются, на изделии образуется сварочная ванна, в которую по каплям стекает расплавленный металл 6. Пространство между оплавляющимся торцом электрода и поверхностью сварочной ванны заполняется раскаленной средой, представляющей смесь частично ионизированного воздуха,паров металла и покрытия 5, Электрод,перемещаясь,образует слой наплавленного металла 2. Устойчивое горение, необходимое для высокого

качества сварки,достигается при длине дуги а=3... 5 т^Вешчаку пропяав-

ления свариваемого титяла (Ь) называют глубиной сварки. При любом спо-

собе сварки и положении шва в пространстве металл переходит на изделие в виде капель. Капли жидкого металла переносятся от электрода к с

ной вшою в результате совместного действия силы тяжести, сил поверое-

ноатого натяжения, давления образующихся в металле газов и сжимающ

действия эпекщхШзтитыхгам^лязажигания электрической дуги необходима сравнительно небольшая разность потенциалов на электродах: для металлических электродов 40...60 В при переменном и 50...70 В при постоянном токе. После возбуждения дуги она устойчиво горит при напряжении 15.,.30 В между металлическим электродом и металлом и 30...35 В между графитовым электродом и металлом. Напряжение, необходимое для поддержания горения дуги, зависит от длины дуги, химического состава электродного стержня, его покрытия, давления газов в окружающей среде, величины и рода тока.

2. 2 Виды сварочных дуг.

дБ янписимости от того,в какой среде происходит дуговой разряд, различают; открытую дуги, горящую в воздухе; закрытую дугу, горящую под флюсом; защищенную дугу, горящую в среде защитных газов.

Пп, принципу работы, в зависимости от числа электродов, а также способов включения электродов и свариваемой детали в электрическую цепь, дуги бывают прямого, косвенного и комбинированного действия.

а

$

t

Рис. 2. 2. Электрическая дуга:

апрямая, б - косвенная; в-комбинированная

19

Яря/кой дугой (рис. 2.2. а.) называют дуговой разряд , происходящий между электродом и изделием. Косвенная дуга (рис.2.2. б.) представляет собой дуговой разряд между двумя электродами,а свариваемое изделие не включено в электрическую цепь. • Комбинированной дугой называется, луговой разряд.происходящий между двумя электродами, -а также между электродом и свариваемым • изделием (рис. 2. 2. в.).

В зависимости от материала применяемого электрода дуга может возбуждаться между плавящимся (металлическим) или ксгшшяиршся (угольным, вольфрамовым) электродом и свариваемым изделием/

]По роду тока различают дуги, питаемые переменным и постоянным током. /При применении постоянного тока различают сварку напрямой и обратной полярности. При прялюй полярности электрод подключается к от-

рицательному полюсу и служит катодом (рис. 2.3. а.), аизделие - к

+положительному .полюсу и служит

анодом. При обратной полярности

электрод подключается к положительному полюсу и служит анодом,

£а изделие - к отрицательному и служит катодом^(рис. 2. 2. б.).

Рис. 2.3.	Основные области,	характери-
Схема включения на прямую (а) изующие сварочную дугу (рис. 2. 4.),
обратную(б) полярность	- анодная 1, катодная 3 и столб
	дуги 2. Образующиеся в процессе
____горешядуги на электроде и свариваемом
	металле активные пятна, представляют
	собой наиболее нагретые участки электро-
	да и основного металла, через которые
	проходит весь ток дуги. Активное пятно
	на катоде называется кешюбныя, а пятно,
	находящееся на аноде, - анодным.
	Катодное пятно является источником
	излучения свободных электронов, а темпе-
	ратура катода близка к температуре ки-
	пения материалов электрода (для железа
Рис. 2. 4.	- 3500°С). В катодном пятне выделяется
ьхеиа горения дуги и распре-
деление падения напряжений	около 36% общего количества тепла дуги,
на её участках	а падение напряжения Шк)	на нем сос-

тавляет 10... 16В.