книги / Сварка и свариваемые материалы. Технология и оборудование
.pdfвылета электродной проволоки. Проверяется параллельность ползунов свариваемым кромкам.
Затем, слегка прижав ползуны к поверхности свариваемых кромок, проверяют точность движения ползуна относительно зазора и плотность прилегания ползуна. Концевыми выключателями добиваются требуемого размаха колебаний электродов, корректорами аппарата устанавливают плоскость движения электродов посредине зазора. Все проволоки должны лежать в этой плоскости.
Далее аппарат перемещают вниз, к началу шва, чтобы мундштуки, находясь от дна кармана на 110—120 мм, прижи мали ползуны с усилием 0,5—0,8 кН.
Снаружи ползуны обмазывают глиной по контуру прилега ния к кромкам. На дно кармана засыпают 10—12-мм слой ме
таллического порошка или стружки, |
а затем 3—5-мм слой |
флюса. |
|
Снизу к изделию приваривают стальную пластину 100XI50Х |
|
Х( 10-г-20) мм с отверстием диаметром |
18—20 мм для крепле |
ния нулевого провода. |
|
При разведении электрошлакового процесса электроды не обходимо держать возможно дальше от ползунов. Установив на пульте аппарата ое= 2004-250 м/ч, нажимаем кнопку «Пуск». После возбуждения дуги (через 5—б с) для сокращения вре мени наведения шлаковой ванны и стабилизации электрошлакового процесса скорость подачи проволоки снижают до 100— 120 м/ч.
При разведении электрошлакового процесса напряжение должно быть на 2—3 В ниже выбранного для установившегося процесса, что способствует ускорению перехода от дугового процесса к шлаковому. С увеличением разведения процесса электроду постепенно придают возвратно-поступательное пере мещение в зазоре, увеличивают скорость подачи проволоки и напряжение до расчетных.
При сварке длинных швов через каждые 0,5—1,0 м необ ходимо обновлять состав шлаковой ванны принудительным сливом 5—10 % ее и добавлением нового флюса небольшими порциями.
8.2.5. Техника сварки кольцевых швов
Ос н о в н о й
ди м о с т ь п р и е м о в ,
шв а [7].
тр у д н о с т ь ю
за м ы к а н и я
ип р е ж д е
с в а р к и к о л ь ц е в ы х ш в о в я в л я е т с я н е о б х ш в а , ч т о т р е б у е т п р и м е н е н и я с п е ц и а л ь н в с е г о в ы б о р а с х е м ы н а ч а л а и з а м ы к а н
Форма линии замыкания кольцевого шва (рис. 8.11) зави сит от количества электродов и от толщины свариваемого металла.
Линия
замыкания
ВЕ=ЕС
Рис. |
8.11. Построение: а —линий замыкания |
(AF), б — формы |
шаблона. Цифрами ука |
зана |
последовательность построения |
|
|
|
Линия замыкания строится в |
масштабе |
1:1. По ней изго- |
товляют шаблон для вырезки начала шва и определяют форму входного кармана (рис. 8.12). Карман по форме максимально должен приближаться к форме линии замыкания для обеспе чения минимальной вырезки некачественной начальной части шва. Карман, как правило, прихватывается ручной дуговой сваркой к торцевой поверхности одной из частей по разметке. Ниже кармана на 35—40 мм к свариваемым кромкам прихва-
тывается |
подкарманник из |
ме- |
||||
талла |
толщиной |
0,8—1,5 |
мм. |
|||
Карман |
изготовляют |
из |
ме |
|||
талла |
толщиной |
35—40 |
мм. |
|||
Выступающие |
его |
части |
под |
|||
резаются |
по |
форме |
усиления |
|||
ползунов. |
установки |
кармана |
||||
После |
||||||
и подкарманника |
к торцу при |
хватываются в точках /, II и III дистанционные прокладки (см. рис. 8.12), которые фик сируют требуемую величину сборочного зазора (табл.8.3)-
Собранные части фикси руют шестью или восемью планками, приваренными рав
номерно |
|
по |
всей |
окружности |
|
|
т а б л и ц а |
а. а |
||||
кольцевого стыка. |
|
|
ЗНАЧЕНИЕ |
СБОРОЧНОГО ЗАЗОРА |
||||||||
В зависимости от конструк |
ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ |
ЗАГОТОВОК» |
||||||||||
ции |
и |
размера |
внутреннего |
(СМ. РИС. 8.12) |
|
|||||||
диаметра |
изделия |
выбирается |
|
|
Зазор, мм, по |
|||||||
один |
из |
способов |
формирова |
Толщина |
|
|
варианту |
|
||||
ния |
внутренней |
поверхности |
металла, мм |
|
1 |
|
|
|||||
|
|
II |
III |
|||||||||
шва: |
внутренним |
ползуном, |
|
|
|
|
|
|||||
медной водоохлаждаемой коль |
50-100 |
|
28 |
32 |
30 |
|||||||
цевой |
|
накладкой, |
стальной |
|
||||||||
|
100—150 |
|
30 |
34 |
32 |
|||||||
кольцевой |
(приваривающейся) |
150—200 |
|
32 |
35 |
34 |
||||||
накладкой, |
замковым |
соеди |
200—250 |
|
33 |
37 |
35 |
|||||
нением. |
|
|
|
|
|
|
250—300 |
|
34 |
38 |
36 |
|
|
|
|
|
|
|
ЗОО-г-450 |
|
36 |
41 |
38 |
||
Каждый способ имеет свои |
|
|
|
|
|
|||||||
преимущества |
и |
недостатки. |
П р и м е ч а н и е . |
Внутренний |
диа |
|||||||
Основные |
|
правила |
выбора |
|||||||||
|
метр кольцевого шва |
в |
пределах |
85— |
||||||||
формирующих устройств: |
120 см. При больших диаметрах на каждый |
|||||||||||
метр по диаметру |
зазора увеличивают |
|||||||||||
1) |
следует |
применять пол |
на 2 мм. |
|
|
|
|
|||||
зуны, так как этим обуслов |
* Данные |
авторов. |
|
|
||||||||
лен хороший обзор сварочного |
|
|
||||||||||
пространства, |
четкая |
коррек |
|
|
|
|
|
ция положения мундштуков и электродов в зазоре, быстрая и качественная вырезка начала кольцевого шва;
2) медная водоохлаждаемая кольцевая накладка целесооб разна при изготовлении однотипных изделий с < 150-мм стен кой, а переставные накладки — при сварке кольцевых швов на вальцованных обечайках, где нет гарантии соблюдения одина ковой кривизны внутренней поверхности свариваемых кромок;
3) с т а л ь н а я остающаяся накладка и «замковое» соедине ние применимы при сварке кольцевых швов с внутренним диа
метром 0,20—1,0 м.
Собранное под сварку изделие укладывается на роликовые опоры и соединяется через кардан с торцевым вращателем или зажимается одним концом в планшайбе вращателя. Карман устанавливают в рабочее положение, вращая изделие в на правлении сварки для гарантированного устранения всевоз можных люфтов. Дно кармана в начале сварки должно быть горизонтальным.
Сварочный аппарат придвигают к свариваемым деталям так, чтобы при полностью отжатом ползуне зазор между пол зуном и изделием против горизонтального диаметра был 10—
12мм.
Мундштуки сдвигают до минимально возможного расстоя
ния между электродами и опускают их в карман, чтобы мунд штуки находились на расстоянии ^ 1 2 см от дна кармана (рис. 8.13). На ндчало кармана устанавливается внутренний пслзун и прижимается подвеской к свариваемым кромкам. Передний
Рис. 8.13. Схемы сварки замыкающей части кольцевого шва. Стрелками указано рабо* чее движение
ползун при заварке кармана отжат. С помощью концевого вы
ключателя устанавливается положение остановки |
электрода |
|
при поперечных |
колебаниях возможно ближе (на 4—6 мм) |
|
к внутреннему |
формирующему устройству. Это |
гарантирует |
начало провара внутренних кромок на линии замыкания, т. е. выше дна кармана на 20 мм (см. рис. 8.11). Все зазоры между свариваемыми кромками и формирующим устройством, кар
маном и подкарманником замазывают глиной. Пространство между карманом и подкарманником засыпают флюсом для предотвращения вытекания шлаковой ванны при прожоге кармана.
Весь цикл сварки кольцевого шва делится на три этапа:
первый — разведение процесса и сварка |
начального участка |
|
шва (заварка |
кармана), второй — сварка |
погонной части, тре |
тий— сварка |
замыкающего участка кольцевого шва. Каждому |
этапу соответствует свой режим сварки. Следует заметить, что скорость сварки кольцевого шва выбирают на 10—15 % ниже
той, которая |
приведена на рис. 8.8 для соответствующей тол |
щины металла. |
|
П е р в ы й |
этап. Аппарат опущен ниже горизонтального |
диаметра цилиндра для разведения электрошлакового процесса в кармане. Карман или большая его часть (до подъема уровня металлической ванны на горизонтальный диаметр) заварива ется с подъемом аппарата без вращения изделия; конец кар мана— при неподвижном аппарате и вращении изделия. После наведения шлаковой ванны глубиной 20—30 мм верхним элект родом включается прижимным роликом подача второй (сред ней) электродной проволоки. Постепенно увеличивают ско рость подачи электродов ve и глубину шлаковой ванны до рас четных значений.
При уменьшении «сухого» вылета /с электродов до 70 мм включается подъем аппарата. Внутренний ползун на этом этапе перемещают вверх слабыми ударами снизу по кронштейну. При увеличении размаха колебаний нужно тщательно контро лировать величину Дь Она должна составлять 15—18 мм. Одновременно с увеличением размаха колебаний раздвигают мундштуки, манипулируя концевыми выключателями и меха низмом раздвижки. Величина ve, м/ч: 100—120 в начале кар мана, 140—150 в середине и 160—180 в конце. При заварке кармана необходимо регулярно замерять Г-образным щупом из проволоки 0 4 —5 мм глубину шлаковой вашны и досыпать не большими порциями флюс, так как с увеличением плавильного ■пространства ванна мелеет и при слишком малой (<30 мм) глубине может нарушиться устойчивость электрошлакового процесса.
При достижении шлаковой ванной уровня на 20—30 мм ниже верха кармана на переднюю подвеску устанавли вается наружный ползун и прижимается к свариваемым кром кам.
После выхода верхней части ползуна на 50—60 мм выше горизонтального диаметра подъем аппарата прекращают и включают вращение изделия.
Вт о р о й этап. При сварке погонной части периодически (через 20—30 мин) контролируют режим сварки.
После поворота изделия на треть оборота начальный уча сток выходит на противоположную от сварочного аппарата сторону и здесь приступают к вырезке кармана и начального участка шва газовой резкой. Форму вырезки контролируют заранее изготовленным шаблоном (см. рис. 8.11).
Ширина вырезки должна соответствовать величине зазора. Местные выхваты и выступы более 3 мм нё допускаются. Да лее кромки тщательно очищаются от окалины специальной металлической щеткой.
Тр е т и й этап. Сварка замыкающего участка кольцевого шва — наиболее ответственная и трудоемкая операция. Слож ность сварки этого участка усугубляется опасностью возник новения трещин из-за большой жесткости закрепления соеди
няемых кромок ранее сваренным швом. |
|
|
|||
Чтобы снизить |
вероятность |
появления трещин, уменьшают |
|||
v„. „ и |
начальный |
участок шва |
подогревают |
газовыми |
горел |
ками. |
Подогрев' прекращают после подхода |
шлаковой |
ванны |
к началу замыкания.
Вращение изделия прекращают и включают подъем аппа рата тогда, когда прямолинейная часть начала шва (см. рис.
8.13, а) |
займет вертикальное положение. |
должна |
|
При |
касании |
шлаковой ванной начала шва ип. п |
|
быть на |
10—15 % |
ниже, чем на погонной части шва. |
При за |
мыкании кольцевого шва место остановки при колебаниях верхнего электрода следует максимально (на 2—3 мм) прибли зить к вырезанной поверхности шва для максимального провара.
В период всей заварки замыкания нужно очень внимательно следить за глубиной шлаковой ванны (систематически ее сли вать) и за Дь
После заварки вертикальной части замыкания (рис. 8.13,6) подъем аппарата прекращается и включается вращение изде
лия. По мере уменьшения размаха |
колебаний t/CB— напряже |
ние сварки снижается на 3—5 В; |
ve регулируют так, чтобы |
^СВ <0,304-0,35 м/ч.
После уменьшения амплитуды колебаний до 30 мм нцжний электрод выводят из работы. На ползун сверху устанавлива ется поперек зазора стальная планка 20X30X250 мм, которую сварщик-оператор придерживает рукой. Наружный концевой выключатель колебаний отодвигается по рейке на 55 мм (рас стояние между электродными проволоками при полностью сдвинутых мундштуках). При возвратном колебании средний электрод наталкивается на планку и перегорает (рис. 8.13,в). В момент вспышки дуги подачу электрода прекращают, отжав прижимной ролик. Одновременно повышают Uc на 5—7 1J и vt на 30—40 %, уточняют концевыми выключателями Подход электрода к ползуну.
Через 3—5 мин начинают постепенно снижать U c и ve. Когда сварочное пространство станет слишком тесным для ко лебаний, электрод останавливают у ползуна и заваривают конец замыкания без колебаний электрода. К этому моменту t)CB= 80-т-90 м/ч, Uc —40-7-42 В.
S.2.6. Способы скоростной сварки
Интерес к увеличению скорости ЭШС вызван не столько сооб ражениями дальнейшего повышения производительности про цесса, сколько стремлением повысить качество сварного соеди нения за счет резкого снижения тепловложения при увеличе
нии 0 Св.
Сварка с применением порош кообразного присадочного материала
Появление при ЭШС неблагоприятной структуры в металле шва и околошовной зоне связано с длительным пребыванием сварного соединения при высокотемпературном воздействии из-за сравнительно низкой п Св-
Введение в шлаковую ванну «холодной» порошкообразной присадки забирает значительную часть тепла на ее плавле ние. Дополнительная присадка снижает тепловложение и по вышает почти вдвое [8] скорость сварки, которую можно вести, во-первых, с подачей из бункера порошкообразного материала на электродную проволоку, поступающую в шлаковую ванну
(рис. 8.2, е ), при этом под |
действием электромагнитных сил |
||
порошок концентрируется |
вокруг |
проволоки («прилипает» |
|
к ней) и увлекается в шлаковую ванну, и, во-вторых, |
с пода |
||
чей порошкообразного материала |
непосредственно из |
трубки |
в шлаковую ванну между двумя электродными проволоками. Оптимальный размер гранул порошкообразного материала
(крупки) 0,2—1,6 мм. Крупку получают на специальных рубоч ных станках из проволоки соответствующего диаметра. Длина цилиндрика обычно равна его диаметру. Отношение массы крупки к массе электродной проволоки, расплавляемых в еди ницу времени, может достигать единицы.
С точки зрения наибольшей эффективности способ целе сообразно применять для соединения металла толщиной до 100 мм.
Сварка с сопутствующим принудительным охлаж дением
Разработка этого способа обусловлена использованием тол стого проката из Термоупрочненных сталей повышенной проч ности. При толщине металла 40—60 мм наиболее целесообразна
и экономична ЭШС. Однако длительное время пребывания металла в зоне термического влияния при высоких темпера турах, замедленное охлаждение приводит, к заметному разуп рочнению сварного соединения и снижению его ударной вяз кости, особенно при отрицательных температурах.
Высокотемпературная термическая обработка готового сварного изделия для восстановления механических свойств практически исключена из-за больших размеров конструкции.
При ЭШС термоупрочненных сталей применяют во время сварки сопутствующее охлаждение поверхности шва и околошовной зоны водяным душем; спрейер (см. рис. 8.2, д) укреп ляется под ползуном с одной или двух сторон свариваемого шва. Спрейер состоит из двух камер: через верхнюю подается воздух для создания отсекающей пар шторы, через нижнюю — охлаждающая вода. Ширина охлаждаемой водой зоны 130— 140 мм.
При сопутствующем охлаждении vCB можно увеличить в 1,5—2,0 раза по сравнению с обычной ЭШС. Наиболее эф фективен этот способ при сварке металла толщиной до 120 мм.
Сварка при увеличенном вылете электродной проволоки
При |
ЭШС |
с обычным вылетом |
/с = 704-80 |
мм и осв=200-г |
|
-=-250 |
м/ч проволока 0 3 мм |
у |
поверхности |
шлаковой ванны |
|
нагревается |
до 400—500 °С, |
что |
предопределяет ее глубокое |
||
погружение |
(на 30—40 мм) в ванну для полного расплавления. |
Увеличивая /с до 180—200 мм, можно значительно повы сить нагрев проволоки сварочным током и нагреть электрод при подходе к шлаковой ванне до ^1200 °С. Нагретая до вы соких температур сварочная проволока плавится уже при по гружении в ванну на 16—18 мм. При этом сварочный ток уменьшается на 20—30 %.
Предварительный подогрев электродной проволоки позво ляет повысить скорость сварки в два—три раза. Процесс весьма устойчив даже при глубине ванны 20—25 мм.
Способ может применяться для сварки металла толщиной до 300 мм. Однако улучшение свойств сварного соединения на блюдается при сварке низколегированных сталей толщиной ^ 8 0 мм.
Для ЭШС на вылетах электрода >100—120 мм создан спе циальный мундштук, у которого ниже токоподвода установлена неэлектропроводная направляющая (см. рис. 8.2,г).
8.2.7. Сварка плавящимся мундштуком
Плавящийся мундштук представляет набор пластин или стерж ней с каналами для подачи электродной проволоки (рис. 8.14). В частном случае плавящийся мундштук может представлять собой толстостенную трубку.
Форма плавящегося мундштука определяется конфигура цией свариваемого стыка, а способ изготовления — числом сва риваемых стыков. Материал плавящегося мундштука, как правило, должен быть подобен основному. Наиболее широкое распространение получил мундштук с каналами для подачи электродной проволоки в виде спиралей. Спираль из сварочной проволоки диаметром 3—4 мм плотно навивается на токарном станке. Диаметр внутреннего канала спирали 4,5—5,0 мм. При варивается спираль к пластине мундштука посредством ЭДС электродом 0 2 —3 мм.
Плавящийся мундштук должен быть надежно изолирован в зазоре от кромок свариваемого металла во избежание воз никновения короткого замыкания.
Задача изоляции в значительной степени облегчается тем, что мундштук неподвижен в зазоре. Естественно, что при плав лении вместе с материалом мундштука в шлаковую ванну будет переходить и материал изоляторов. Поэтому химический состав изоляторов не должен оказывать вредного влияния на состав ванны. Изолятор должен быть эластичным (предпочти тельно из стеклоткани).
Наиболее перспективна для механизации производства штамповка изоляторов в виде таблеток из измельченного в по рошок флюса, замешенного на жидком стекле, на небольшом прессе. При изготовлении флюсовой таблетки в нее впрессовы вается проволока диаметром 3—4 мм длиной 80—100 мм. После этого изоляторы прокаливают при 600—700 °С.
Изоляторы устанавливаются: по горизонтали через 100— 150 мм, по высоте на расстоянии 200—250 мм между рядами.
Возможна постановка изоляторов в шахматном порядке. |
||
После |
сборки свариваемых частей |
и размещения изделия |
на стенде |
приступают к установке |
плавящегося мундштука |
в зазоре независимо от аппарата. Мундштук в выверенном по ложении крепится на специальном кронштейне.
Наиболее простая конструкция кронштейна [7] — две сталь ные пластины толщиной 10—12 мм, соединенные Г-образно через текстолитовую прокладку толщиной 12—18 мм четырьмя болтами, изолированными от пластин втулками. Одна часть кронштейна приваривается односторонним швом к изделию, другая — к мундштуку.
Каналы мундштука соединяются с механизмом подачи проволоки (рис. 8.15) трубками переходного тракта. Если
|
|
в |
|
|
|
и |
|
Рис. 8.14. Формы плавящихся мундштуков: |
|
|
|
|
|||
а — со спиральными |
каналами для |
подачи |
проволоки; |
б, |
в —для штампосварной |
кон |
|
струкции; |
г, д — для |
сварки стыка |
переменного сечения; |
е — пространственной формы; |
|||
ж — для |
ЭШС с дублированием проволок; |
э — для |
ЭШС тавровых соединений; |
и — |
|||
трубчатый |
плавящийся |
|
|
|
|
|
переходной тракт изготовляют из спиралей, то для прочности вдоль спирали приваривают проволоку диаметром 4—5 мм.
На дно кармана засыпают стальной порошок или стружку и стык закрывают формующими устройствами. Места неплот ного прилегания формующих устройств замазывают глиной.