Основные положения технологии ручной сварки

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ РУЧНОЙ СВАРКИ

Подготовка изделий к сварке

Некачественное выполнение заготовительных и сборочных операций приводит к резкому возрастанию вероятности появления дефектов в сварных соединениях и в конструкции в целом. Точность подготовки деталей к сварке, их чистота и качество сборки оказывают большое влияние на несущую способность и экономичность сварной конструкции. Анализ дефектов, обнаруженных в сварных соединениях, показывает, что значительная часть брака появляется из-за плохого качества подготовки и сборки. Технически проще и экономически выгодные устранять дефекты заготовки сборки до сварки.

Прокат, предназначенный для изготовления сварных узлов или конструкций, должен быть выправлен и зачищен от загрязнений и неровностей, образовавшихся при прокатке, транспортировке и хранении металла. Основной металл до сборки должен быть очищен в местах сварки от ржавчины, масла, влаги, краски, рыхлого слоя окалины, льда и т. д., могущих привести к образованию дефектов в сварном шве. С поверхности металла необходимо удалить рыхлый слой окалины, ржавчины и других загрязнений, даже если они расположены вне места сварки, так как при кантовке и транспортировке загрязнения могут попасть в разделку шва. Зачистка уже собранного узла в основном не может обеспечить получение качественного сварного соединения из-за того, что нельзя зачистить свариваемые кромки. Такое положение может послужить даже причиной образования дефектов в результате попадания продуктов зачистки в зазор. В этом случае целесообразна продувка сжатым воздухом или прожигание газовым пламенем разделки шва непосредственно перед сваркой.

Сборка конструкции, предшествуя сварке, должна обеспечивать возможность качественной сварки. Для этого детали устанавливают в проектное положение, выдерживают между ними заданный зазор и закрепляют между собой так, чтобы взаимное расположение деталей не нарушалось в процессе сварки, кантовки, а возможно и перевозки. В основном при дуговой сварке положение деталей фиксируют короткими швами - прихватками сечением 1/3 сечения шва, но не более 25-30 мм и длиной 20-120 мм. Расстояние между прихватками 300-800 мм. Иногда прихватки заменяют сплошным швом небольшого сечения, что создает более надежное фиксирование деталей и повышает стойкость металла шва против появления кристаллизационных трещин. При газовой сварке тонкого металла и коротких швов длина прихваток не должна превышать 5 мм, а расстояние между ними - 50-100 мм, у толстолистовой стали и длинных швов длина прихваток должна быть не более 20-30 мм, а расстояние между ними - 300-500 мм. Прихватки выполняют на тех же режимах и теми же материалами, что и сварку. Во время сварки особое внимание следует обращать на тщательное проваривание участка прихватки, чтобы избежать непровара в этих местах. Прихватки и шов рекомендуется выполнять со стороны, обратной наложению первого рабочего шва или слоя. При сварке на режимах с небольшой глубиной провара прихватки и шов необходимо удалить. Стыковые швы можно сваривать и без прихваток. В этом случае для сохранения постоянного зазора в процессе сварки заготовки укладывают так, чтобы между ними образовался небольшой угол. По мере сварки заготовки стягиваются за счет поперечной усадки металла шва, и зазор остается постоянным по всей длине шва.

Для фиксации заготовок применяют также специальные планки-гребенки, струбцины, клинья, стяжные уголки и ряд других приспособлений. По концам сварного шва обычно устанавливают выводные планки для вывода начала и конца сварного шва за его пределы.

Сварные соединения и швы

Сварным называется неразъемное соединение нескольких деталей, полученное с помощью сварки. В зависимости от взаимного расположения свариваемых элементов в пространстве существует несколько видов сварных соединений.

Стыковое соединение в наибольшей степени соответствует специфике сварки и обеспечивает оптимальные условия передачи усилий от одного элемента к другому. Этот вид соединения могут образовывать элементы одинаковой (рис. 1,а) и разной толщины (рис. 1,б). Толщина металла не ограничена. Разновидностью является соединение с отбортовкой кромок (рис. 1,в), применяемое для металла толщиной до 3 мм. При газовой сварке металла толщиной до 2 мм стыковое соединение выполняют без разделки кромок и без зазора или с отбортовкой кромок без присадочного металла. При толщине металла 2-5 мм стыковые соединения осуществляют без разделки кромок с зазором, при толщине больше 5 мм-с разделкой кромок (при толщине 5-15 мм- V-образная разделка, более 15 мм- Х- образная разделка).

Рис. 1. Стыковое соединение свариваемых элементов
а - одинаковой толщины; б - разной толщины, в - с отбортовкой кромок

Тавровое соединение. Угол между полкой и стенкой может быть прямым (рис. 2,а), острым или тупым. Тавровое соединение применяют при приварке ребер жесткости, трубопроводных муфт, косынок.

Рис 2. Соединение тавровое (а), нахлестанное (б), угловое (в), впритык (г)

Нахлесточное соединение (рис. 2, б)-это пакет из двух элементов металла толщиной до 20 мм. Этот вид соединения не требует особой точности заготовок, для металла толщиной до 4 мм не требует он и обработки кромок. Однако у нахлесточного соединения создаются неблагоприятные условия для передачи усилий из-за изгибающего момента, возникающего в результате несоосности приложения нагрузки, низкий предел выносливости, увеличенный расход металла и большая длина швов. При газовой сварке металла толщиной более 3 мм нахлесточные соединения применять нежелательно, так как из-за больших собственных напряжений возникают значительные деформации, которые при жестком закреплении могут привести к появлению трещин.

Угловое соединение. Угол между собираемыми элементами может быть прямым (рис. 2,б), острым или тупым. Иногда применяют соединение, показанное на рис. 2 г.

Сварным швом называется участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации металла сварочной ванны. Шов, соединяющий детали в стыковом соединении, называют стыковым, в тавровом, угловом и нахлесточном - угловым. По характеру выполнения швы бывают одно- и двусторонние; по направлению действующих усилий - фланговые, лобовые, комбинированные и косые (рис. 3). Во фланговом шве действующее усилие направлено параллельно оси шва, в лобовом - перпендикулярно, в косом - под углом. В зависимости от расположения в пространстве швы бывают нижние, вертикальные, горизонтальные и потолочные (рис. 4). По протяженности различают непрерывные и прерывистые швы. Длина отдельного отрезка прерывистого шва 50-150 мм, а расстояние между ними составляет 1,5-2,5 длины шва. По внешней форме сварные швы бывают нормальные, усиленные и ослабленные (рис. 5). Однако не следует думать, что усиленные швы имеют большую прочность по сравнению с нормальными. У усиленных швов нельзя обеспечить плавный переход от наплавленного металла к основному, и в этих местах концентрируются напряжения, которые могут привести к разрушению сварного изделия.

Рис 3. Виды сварных швов по отношению к действующему усилию Р
а - фланговый, б - лобовой, в - комбинированный; г - косой

Рис. 4. Классификация сварных швов по расположению их в пространстве
а - нижние; б - горизонтальные; в - вертикальные; г - потолочные

Рис. 5. Классификация швов по форме
а - нормальные, б - усиленные; в- ослабленные

Поперечное сечение сварного шва (рис. 6) характеризуется шириной е, высотой усиления q (у нормальных швов q=2,5-3 мм), притуплением с, зазором b и толщиной свариваемого металла s. Угол разделки кромок при ручной дуговой сварке обычно бывает (60±5)°, притупление-1-3 мм, зазор-0-4 мм. Отсутствие разделки кромок при толщине металла свыше 8 мм обычно приводит к непровару. К непровару приводит также отсутствие зазора, а отсутствие притупления может послужить причиной прожога. При газовой сварке за один проход сваривают металл толщиной до 5 мм. Для металла больших толщин применяют специальную разделку кромок, а сварку ведут в несколько проходов.