Вопрос 51

Подготовка кромок и сборка под сварку

Подготовка кромок свариваемых деталей в зависимости от толщины металла и формы разделки производится обрезкой на ножницах, строжкой или кислородной резкой. Наибольшее применение находит механизированная (машинная) кислородная резка, обеспечивающая высокую производительность и достаточную в большинстве случаев точность подготовки кромок. Последующая механическая обработка при качественном резе (без выхватов и натеков) не производится. Необходимая точность подготовки кромок определяется типом шва, способом и режимом сварки. Значительные отклонения от заданных размеров могут привести к снижению качества шва или повышению трудоемкости работ.

Основной металл в местах сварки должен быть очищен от ржавчины, масла, влаги, рыхлого слоя, окалины, загрязнений и пр., наличие которых приводит к образованию в швах пор и других дефектов. Особое внимание должно быть уделено вопросу зачистки металла при механизированных способах сварки.

Особо тщательно должны зачищаться торцы соединяемых элементов. Зачистка производится до сборки узла. Зачистка может производиться механическим (пескоструйная и дробеструйная очистки, очистка металлическими щетками, абразивная очистка) или химическим (травление, газопламенная очистка) способами. Следует удалять с поверхности металла рыхлый слой ржавчины и окалины, а также грязь и лед даже в том случае, если загрязнение располагается вне места сварки, так как при транспортировке и кантовке конструкции она может попасть в место расположения шва. Зачистка собранного узла в большинстве случаев бесцельна, так как при этом не достигается основной цели — очистки свариваемых кромок в зазоре. Имеет смысл только прожигание зазора или продувка его сжатым воздухом перед сваркой с целью удаления попавшей туда уже после сборки влаги и грязи. Эта операция достигает цели при толщине металла 10—12 мм при прожигании с одной стороны и 18—20 мм при прожигании с двух сторон. При электрошлаковой сварке в большинстве случаев зачистка кромок не производится.

Подготовка кромок и сборка соединений под электрошлаковую сварку

Как и при любом другом способе сварки подготовка кромок при электрошлаковой сварке сводится к приданию им нужной формы и обработке их до требуемой чистоты.

При этом же способе сварки отпадает необходимость в скосе свариваемых кромок, поэтому кромки металла разделываются под одним и тем же углом по всей его толщине; в большинстве случаев под углом 90°.

Точность угла разделки кромок при электрошлаковой сварке не имеет такого значения, как при дуговой сварке. Все же сумма отклонений его на обеих кромках соединения не должна превышать допустимых отклонений ширины зазора между свариваемыми кромками. Поэтому разделку кромок нужно выполнять так, чтобы ширина зазора по толщине свариваемого металла изменялась не более чем на 4,0 мм. В противном случае создается заметная разница в количестве жидкого металла по толщине свариваемых деталей, а следовательно, и разогреве их, что в процессе кристаллизации металла шва и последующего охлаждения сварного соединения приведет к возникновению заметной угловой деформации сваренного изделия. Обычно угол разделки кромок под электрошлаковую сварку стараются выдержать в пределах 90°±30'.

Менее жестки при электрошлаковой сварке и требования к качеству обработки свариваемых кромок. Обусловлено это тем, что электрошлаковая сварка выполняется, как правило, с довольно глубоким проплавлением кромок, при котором непровары исключаются даже в том случае, если на кромках имеются впадины или местные углубления до 4-6 мм, а также выступы, не превышающие 3-4 мм. Лишь при сварке высокоуглеродистых и некоторых марок легированных сталей, когда для снижения содержания в металле шва углерода и тех легирующих примесей, которые способствуют образованию в нем трещин, необходимо уменьшать проплавление свариваемого металла, к чистоте подготовки кромок предъявляются более жесткие требования. Поэтому основным способом подготовки кромок под электрошлаковую сварку является машинная газовая резка. С помощью хорошо налаженной газорезательной аппаратуры можно обеспечить допустимую для электрошлаковой сварки чистоту кромок на металле толщиной до 400 мм.

Сборка соединений под электрошлаковую сварку отличается от сборки их под обычную дуговую сварку. Основное отличие состоит в том, что при сборке под электрошлаковую сварку нельзя применять прихватки, перекрывающие зазор между свариваемыми кромками; он должен оставаться свободным для прохода мундштуков сварочного аппарата. Поэтому собираемое соединение приходится фиксировать с помощью специальных сборных устройств или закрепляющих приспособлений.

Применение скоб, устанавливаемых на лицевой стороне стыка, приемлемо только при сварке металла больших толщин, когда скорость сварки невелика. Поэтому для предотвращения угловых деформаций соединения под электрошлаковую сварку лучше всего собирать в сборочно-сварчных устройствах с фиксацией свариваемых деталей специальными зажимами.

При сборке под электрошлаковую сварку необходимо выдерживать заданный зазор между свариваемыми кромками и не превышать допускаемое смещение кромок в плоскости сварки. Зазор между свариваемыми кромками настолько велик, что его необходимо учитывать при расчете размеров изготовляемой конструкции. В процессе сварки зазор между свариваемыми кромками изменяется, и следует различать расчетный и сборочный зазоры.

В процессе электрошлаковой сварки зазор между свариваемыми кромками изменяется неодинаково по длине стыка.

Электрошлаковым способом в большинстве случаев сваривают настолько толстый металл, что его нельзя выравнивать в процессе сборки. Поэтому, если в поступивших на сборку деталях имеются искривления, их стараются распределить так, чтобы получить возможно меньшее смещение кромок. При современной конструкции формирующих приспособлений электрошлаковую сварку можно выполнять при смещении кромок до 8 мм. Однако такое смещение кромок усложняет сварку. В производственных условиях допускается смещение кромок не более 3 мм и лишь в крайних случаях - до 5-6 мм.