ГЛАВА 2. Ручная дуговая сварка плавящимся электродом

2.1Схема процесса ручной дуговой сварки покрытым электродом

Руч­ная ду­говая свар­ка пла­вящим­ся элек­тро­дом (111 Manual metal arc welding, или Shielded metal arc welding, USA — ус­ловное обоз­на­чение про­цес­са сог­ласно ГОСТ Р ИСО 4063—2010) — свар­ка плав­ле­ни­ем, при ко­торой наг­рев осу­щест­вля­ет­ся сва­роч­ной ду­гой и ко­торая вы­пол­ня­ет­ся рас­хо­ду­емым (пла­вящим­ся) элек­тро­дом.

Схе­ма руч­ной ду­говой свар­ки ме­тал­ли­чес­ким пок­ры­тым элек­тро­дом по­каза­на на рис. 2.1. Воз­бужде­ние ду­ги про­ис­хо­дит при крат­ковре­мен­ном за­мыка­нии элек­три­чес­кой сва­роч­ной це­пи ка­сани­ем сва­рива­емо­го ме­тал­ла кон­цом элек­тро­да. В про­цес­се свар­ки по ме­ре плав­ле­ния элек­тро­да его под­во­дят к из­де­лию, од­новре­мен­но пе­реме­щая вдоль со­еди­нения и по­перек сты­ка для по­луче­ния не­об­хо­димой фор­мы и се­чения шва.

Рис. 2.1.Схема ручной дуговой сварки покрытыми электродами:
1 — шлаковая корка; 2 — сварной шов; 3 — жидкая шлаковая пленка; 4 — газовая защита; 5 — капля электродного металла; 6 — электрод; 7 — электродное покрытие; 8 — сварочная дуга; 9 — сварочная ванна; 10 — основной металл свариваемой детали

При свар­ке пок­ры­тым элек­тро­дом про­ис­хо­дит плав­ле­ние стер­жня и пок­ры­тия. Рас­плав­ля­юще­еся пок­ры­тие об­ра­зу­ет шлак и га­зы. Шла­ковый слой пре­дох­ра­ня­ет ме­талл от вза­имо­действия с кис­ло­родом и азо­том воз­ду­ха. Га­зы от­тесня­ют воз­дух из зо­ны плав­ле­ния (зо­ны ду­ги) и обес­пе­чива­ют до­пол­ни­тельную за­щиту от кон­такта с ним.

Ос­новные дос­то­инс­тва дан­но­го спо­соба свар­ки — уни­вер­сальность и прос­то­та обо­рудо­вания, а его не­дос­та­ток — не­высо­кая про­из­во­дительность, ко­торая обус­ловле­на ма­лыми до­пус­ти­мыми зна­чени­ями плот­ности то­ка и тем, что фор­ми­рова­ние шва про­ис­хо­дит в ос­новном за счет элек­трод­но­го ме­тал­ла.

На­ибо­лее ши­рокое при­мене­ние на­ходит руч­ная свар­ка элек­три­чес­кой ду­гой пря­мого действия. Луч­шие ре­зульта­ты дос­ти­га­ют­ся при свар­ке ко­рот­кой ду­гой, дли­на ко­торой обыч­но не пре­выша­ет 0,5…1,1 ди­амет­ра элек­тро­да, си­ле то­ка 90…350 А и нап­ря­жении ду­ги 18…30 В. При большой дли­не ду­ги уси­лива­ют­ся окис­ле­ние элек­трод­но­го ме­тал­ла и раз­брыз­ги­вание, уменьша­ет­ся глу­бина про­вара.

 

2.2Покрытые электроды для дуговой сварки

Элек­трод для руч­ной ду­говой свар­ки (рис. 2.2) пред­став­ля­ет со­бой стер­жень 1 дли­ной до 450 мм, из­го­тов­ленный из сва­роч­ной про­воло­ки, на по­вер­хность ко­торо­го на­несен слой пок­ры­тия 2. Ле­вый ко­нец элек­тро­да на учас­тке дли­ной 20…30 мм ос­во­бож­ден от пок­ры­тия для за­жатия его в элек­тро­додер­жа­теле для по­луче­ния элек­три­чес­ко­го кон­такта. То­рец дру­гого кон­ца очи­щен от пок­ры­тия для обес­пе­чения воз­можнос­ти воз­бужде­ния ду­ги пос­редс­твом ка­сания из­де­лия элек­тро­дом в на­чале про­цес­са свар­ки.

Рис. 2.2.Схема покрытого электрода для ручной дуговой сварки:
1 — стержень из электродной проволоки; 2 — покрытие; d — диаметр электродной проволоки, мм; D — диаметр покрытого электрода, мм

Сог­ласно ГОСТ 9466—75 «Элек­тро­ды пок­ры­тые ме­тал­ли­чес­кие для руч­ной ду­говой свар­ки ста­лей и нап­лавки. Клас­си­фика­ция и об­щие тех­ни­чес­кие ус­ло­вия» в со­от­ветс­твии с от­но­шени­ем D / d раз­ли­ча­ют элек­тро­ды с тон­ким пок­ры­ти­ем (D / d < 1,2) — с мар­ки­ров­кой М, сред­ним пок­ры­ти­ем (1,2 < D / d < 1,45) — С, тол­стым (1,45 < D / d < 1,8) — Д и осо­бо тол­стым пок­ры­ти­ем (D / d > 1,8) — Г.

Пок­ры­тие элек­тро­да пред­став­ля­ет со­бой смесь ве­ществ, на­несен­ную на не­го для уси­ления и­они­зации, за­щиты от неб­ла­гоп­ри­ят­но­го воз­действия сре­ды и ме­тал­лурги­чес­кой об­ра­бот­ки ме­тал­ла сва­роч­ной ван­ны. В пок­ры­тие элек­тро­да вво­дят и­они­зиру­ющие, га­зо- и шла­ко­об­ра­зу­ющие, ле­гиру­ющие, рас­кисля­ющие, свя­зу­ющие и фор­мо­воч­ные ком­по­нен­ты.

И­они­зиру­ющие, или ста­били­зиру­ющие, ком­по­нен­ты обес­пе­чива­ют ус­тойчи­вое го­рение ду­ги. Они со­дер­жат эле­мен­ты с низ­ким по­тен­ци­алом и­они­зации, та­кие как ка­лий и кальций, ко­торые вхо­дят в сос­тав ме­ла, по­лево­го шпа­та и гра­нита, а так­же нат­рий и др.

Га­зо­об­ра­зу­ющие ком­по­нен­ты при­меня­ют для соз­да­ния га­зовой за­щиты зо­ны ду­ги и сва­роч­ной ван­ны. К ним от­но­сят­ся как ор­га­ничес­кие ве­щес­тва (крах­мал, пи­щевая му­ка, декс­трин и др.), так и не­ор­га­ничес­кие (обыч­но кар­бо­наты: мра­мор Са­СО₃, маг­не­зит MgCO₃ и др.). Га­зовая за­щита об­ра­зу­ет­ся в ре­зульта­те дис­со­ци­ации ор­га­ничес­ких ве­ществ при тем­пе­рату­ре вы­ше 200°С и кар­бо­натов при тем­пе­рату­ре око­ло 900°С.

Шла­ко­об­ра­зу­ющие ком­по­нен­ты вво­дят для по­луче­ния жид­ких шла­ков. В ка­чес­тве шла­ко­об­ра­зу­ющих ком­по­нен­тов ис­пользу­ют сле­ду­ющие ру­ды и ми­нера­лы: ильме­нит, ру­тил, по­левой шпат, крем­не­зем, гра­нит, мра­мор, пла­вико­вый шпат.

Ле­гиру­ющие ком­по­нен­ты пред­назна­чены для улуч­ше­ния ме­хани­чес­ких ха­рак­те­рис­тик ме­тал­ла шва, при­дания ему жа­ро- и из­но­сос­тойкос­ти, кор­ро­зи­он­ной стойкос­ти и дру­гих свойств. Ле­гиру­ющи­ми эле­мен­та­ми слу­жат хром, мар­га­нец, ти­тан, ва­надий, мо­либ­ден, ни­кель, вольфрам и др. Ле­гиру­ющие эле­мен­ты вво­дят в пок­ры­тие в ви­де фер­рос­пла­вов и чис­тых ме­тал­лов.

Рас­кисля­ющие ком­по­нен­ты ис­пользу­ют для вос­ста­нов­ле­ния (рас­кисле­ния) час­ти рас­плав­ленно­го ме­тал­ла, на­ходя­щего­ся в ви­де ок­си­дов. К ним от­но­сят­ся эле­мен­ты, име­ющие большее, чем же­лезо (при свар­ке ста­лей), сродс­тво к кис­ло­роду и дру­гим эле­мен­там, ок­си­ды ко­торых тре­бу­ет­ся уда­лить из ме­тал­ла шва. Большинс­тво рас­кисли­телей вво­дят в элек­трод­ное пок­ры­тие в ви­де фер­рос­пла­вов.

Свя­зу­ющие ком­по­нен­ты при­меня­ют для свя­зыва­ния по­рош­ко­вых сос­тавля­ющих пок­ры­тия в од­но­род­ную вяз­кую мас­су, ко­торая бу­дет креп­ко удер­жи­ваться на стер­жне элек­тро­да при прес­совке и об­ра­зовы­вать проч­ное пок­ры­тие пос­ле суш­ки и про­кал­ки. Ча­ще все­го свя­зу­ющи­ми ком­по­нен­та­ми слу­жат вод­ные рас­тво­ры нат­ри­ево­го (Na₂O × SiO₂) или ка­ли­ево­го (K₂O × SiO₂) жид­ко­го стек­ла.

Фор­мо­воч­ные ком­по­нен­ты — ве­щес­тва (бен­то­нит, ка­олин, декс­трин, слю­да и др.), при­да­ющие об­ма­зоч­ной мас­се луч­шие плас­ти­чес­кие свойства.

К пок­ры­тию элек­тро­дов предъяв­ля­ют сле­ду­ющие тре­бова­ния:

§ обес­пе­чение ста­бильно­го го­рения ду­ги;

§ по­луче­ние ме­тал­ла шва с не­об­хо­димым хи­мичес­ким сос­та­вом и свойства­ми;

§ спо­койное, рав­но­мер­ное плав­ле­ние элек­трод­но­го стер­жня и пок­ры­тия;

§ фор­ми­рова­ние вы­соко­качес­твен­но­го шва и от­сутс­твие в нем пор, шла­ковых вклю­чений и дру­гих де­фек­тов;

§ лег­кая от­де­лимость шла­ка от по­вер­хнос­ти шва пос­ле ос­ты­вания;

§ хо­рошие тех­но­логи­чес­кие свойства об­ма­зоч­ной мас­сы, не зат­рудня­ющие про­цес­са из­го­тов­ле­ния элек­тро­дов;

§ удов­летво­рительные са­нитар­но-ги­ги­ени­чес­кие ус­ло­вия тру­да при из­го­тов­ле­нии элек­тро­дов и свар­ке.

Ви­ды элек­трод­ных пок­ры­тий ус­та­нов­ле­ны ГОСТ 9466—75. Раз­ли­ча­ют элек­тро­ды:

§ с кис­лым пок­ры­ти­ем — А;

§ ос­новным пок­ры­ти­ем — Б;

§ цел­лю­лоз­ным пок­ры­ти­ем — Ц;

§ ру­тило­вым пок­ры­ти­ем — Р;

§ пок­ры­ти­ем про­чего ви­да — П.

При на­личии пок­ры­тия сме­шан­но­го ви­да ис­пользу­ют со­от­ветс­тву­ющее двойное обоз­на­чение. Ес­ли в пок­ры­тии со­дер­жится бо­лее 20% же­лез­но­го по­рош­ка, то к обоз­на­чению ви­да пок­ры­тия до­бав­ля­ют бук­ву Ж.

 

2.3Технологические параметры процесса плавления электродов

Тех­но­логи­чес­кие ха­рак­те­рис­ти­ки плав­ле­ния элек­тро­дов оп­ре­деля­ют­ся эк­спе­римен­тально. Они поз­во­ля­ют су­дить о про­из­во­дительнос­ти и эко­номич­ности про­цес­са свар­ки элек­тро­дами той или иной мар­ки.

Ко­эф­фи­ци­ент рас­плав­ле­ния а _р, г/(А × ч), оп­ре­деля­ет­ся по фор­му­ле

а _р = G _р/(I _св Т _о),

где G _p — мас­са, г, ме­тал­ла элек­тро­да, рас­плав­ленно­го за вре­мя Т _о, ч, го­рения ду­ги; I _св — си­ла сва­роч­но­го то­ка, А.

Для элек­тро­дов, со­дер­жа­щих в пок­ры­тии до­пол­ни­тельный ме­талл (нап­ри­мер, же­лез­ный по­рошок), мас­са рас­плав­ленно­го ме­тал­ла G _р, г, оп­ре­деля­ет­ся как

G _р = G _э + G _д,

где G _э — мас­са рас­плав­ленной час­ти ме­тал­ли­чес­ко­го стер­жня элек­тро­да, г; G _д — мас­са рас­плав­ленно­го до­пол­ни­тельно­го ме­тал­ла, со­дер­жа­щего­ся в пок­ры­тии элек­тро­да, г.

Вы­раже­ние для ко­эф­фи­ци­ен­та нап­лавки а _н, г/(А × ч), за­писы­ва­ет­ся в ви­де

а _н = G _н/(I _св Т _о),

где G _н — мас­са, г, ме­тал­ла, по­лучен­но­го за счет ме­тал­ли­чес­ко­го стер­жня элек­тро­да и до­пол­ни­тельно­го ме­тал­ла (ес­ли он со­дер­жался в пок­ры­тии элек­тро­да) и нап­лавлен­но­го за вре­мя Т _о, ч, при си­ле сва­роч­но­го то­ка I _св, А.

Ко­эф­фи­ци­ент по­терь Y, %, рас­счи­тыва­емый по фор­му­ле

Y = [(G _р - G _н)/ G _р] × 100,

ха­рак­те­ризу­ет по­тери ме­тал­ла элек­тро­да на ис­па­рение, раз­брыз­ги­вание и окис­ле­ние.

Вы­раже­ние для ко­эф­фи­ци­ен­та мас­сы пок­ры­тия К _п, %, име­ет вид

К _п = (G _п/ G _м) × 100,

где G _п — мас­са пок­ры­тия на элек­тро­де, г; G _м — мас­са ме­тал­ла час­ти стер­жня, име­ющей пок­ры­тие, г.

Зна­чения рас­смот­ренных ко­эф­фи­ци­ен­тов за­висят от мар­ки элек­тро­да (сос­та­ва ме­тал­ли­чес­ко­го стер­жня и пок­ры­тия), ро­да и по­ляр­ности то­ка и т.д. У на­ибо­лее рас­простра­нен­ных элек­тро­дов, пред­назна­чен­ных для свар­ки низ­ко­уг­ле­родис­тых ста­лей и не со­дер­жа­щих в пок­ры­тии до­пол­ни­тельный ме­талл, а _р = 7…13 г/(А × ч), а _н = 6…12,5 г/(А × ч) и Y = 5…15%.

Рас­смот­ренные ха­рак­те­рис­ти­ки элек­тро­дов ис­пользу­ют для нор­ми­рова­ния сва­роч­ных ра­бот и рас­хо­да элек­тро­дов. Нап­ри­мер, ес­ли из­вес­тны пло­щадь нап­лавлен­но­го ме­тал­ла шва F _н, см², и дли­на шва l _ш, см, то мас­са это­го ме­тал­ла G _н, г, оп­ре­деля­ет­ся по фор­му­ле

G _н = F _н l _шr,

где r — плот­ность ме­тал­ла, г/см³ (для большинс­тва ста­лей r = 7,8 г/см³).

По пас­порту выб­ранной мар­ки элек­тро­да в со­от­ветс­твии с его ди­амет­ром и прос­тран­ст­вен­ным по­ложе­ни­ем свар­ки оп­ре­деля­ют I _св и ко­эф­фи­ци­ен­ты а _р, а _н, Y и К _п. Ос­новное вре­мя свар­ки Т _о оп­ре­деля­ют по фор­му­ле

Т _о = G _н/(a _н I _св).

Мас­су элек­тро­дов, не­об­хо­димую для свар­ки дан­но­го шва, мож­но оп­ре­делить по фор­му­ле

G _э = K _p G _н,

где К _р — ко­эф­фи­ци­ент рас­хо­да элек­тро­дов на 1 кг нап­лавлен­но­го ме­тал­ла шва, обыч­но К _р = 1,4…1,9, зна­чение это­го ко­эф­фи­ци­ен­та при­водят в пас­порте кон­крет­ной мар­ки элек­тро­дов.

 

2.4Выбор режимов при сварке покрытыми электродами

Ре­жим свар­ки — со­вокуп­ность кон­тро­лиру­емых па­рамет­ров, при ко­торых обес­пе­чива­ет­ся ус­тойчи­вое го­рение ду­ги и по­луче­ние швов за­дан­ных раз­ме­ров, фор­мы и свойств.

Па­рамет­ры ре­жима под­разде­ля­ют на ос­новные и до­пол­ни­тельные. К ос­новным па­рамет­рам от­но­сят ди­аметр элек­тро­да, си­лу сва­роч­но­го то­ка, его род и по­ляр­ность, на­пря­же­ние ду­ги; к до­пол­ни­тельным — сос­тав и тол­щи­ну пок­ры­тий, по­ложе­ние шва в про­стран­стве, чис­ло про­ходов.

Ди­аметр элек­тро­дов вы­бира­ют в за­виси­мос­ти от тол­щи­ны ме­тал­ла, ка­тета шва, по­ложе­ния шва в прос­транс­тве. При­мер­ное со­от­но­шение меж­ду тол­щи­ной ме­тал­ла S и ди­амет­ром элек­тро­да d при свар­ке шва в ниж­нем по­ложе­нии при­веде­но ни­же:

S, мм1…2	3…4	5…10	12…24	30…60
d, мм2…3	3…4	4…5	5…6	6 и бо­лее

Вер­ти­кальные, го­ризон­тальные и по­толоч­ные швы не­зави­симо от тол­щи­ны сва­рива­емо­го ме­тал­ла вы­пол­ня­ют элек­тро­дами не­большо­го ди­амет­ра (до 4 мм), так как при этом меньше сте­кание жид­ко­го ме­тал­ла и шла­ка из сва­роч­ной ван­ны.

Си­лу сва­роч­но­го то­ка обыч­но ус­та­нав­ли­ва­ют в за­виси­мос­ти от выб­ранно­го ди­амет­ра элек­тро­да. При свар­ке швов в ниж­нем по­ложе­нии си­лу то­ка под­счи­тыва­ют, пользу­ясь эм­пи­ричес­ки­ми фор­му­лами

I _св = Кd,

где К — ко­эф­фи­ци­ент, за­вися­щий от ди­амет­ра элек­тро­да, А/мм; d — ди­аметр элек­тро­да, мм.

Зна­чение К с уче­том d из­ме­ня­ет­ся в сле­ду­ющих пре­делах:

d, мм	2	3	4	5	6
К, А/мм	25…30	30…45	35…50	40…45	45…60

При свар­ке на вер­ти­кальной плос­кости си­лу то­ка уменьша­ют на 10…15%, а в по­толоч­ном по­ложе­нии — на 15…20% по срав­не­нию со зна­чени­ем, выб­ранным для ниж­не­го по­ложе­ния. Род то­ка и по­ляр­ность ус­та­нав­ли­ва­ют в за­виси­мос­ти от ви­да сва­рива­емо­го ме­тал­ла и его тол­щи­ны. При свар­ке пос­то­ян­ным то­ком об­ратной по­ляр­ности на элек­тро­де вы­деля­ет­ся больше теп­ло­ты. Ре­жимы руч­ной свар­ки сты­ковых со­еди­нений лис­то­вой ста­ли при­веде­ны в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Режимы ручной дуговой сварки стыковых соединений (в нижнем положении) листовой стали
Тол­щи­на лис­та, мм	Ди­аметр элек­тро­да, мм	Си­ла сва­роч­но­го то­ка, А	Тол­щи­на лис­та, мм	Ди­аметр элек­тро­да, мм	Си­ла сва­роч­но­го то­ка, А
1…4	1,5	25…40	6…12	4	160…200
	2	60…70		5	220…280
3	3	100…140	13 и бо­лее	5	220…280
4…5	3	100…140		6	280…340
	4	160…200		7	350…400

Нап­ря­жение ду­ги при руч­ной ду­говой свар­ке из­ме­ня­ет­ся на 20…36 В и при рас­че­тах ре­жима не рег­ла­мен­ти­ру­ет­ся. Руч­ную свар­ку мож­но про­водить во всех прос­транс­твен­ных по­ложе­ни­ях шва, од­на­ко пред­почти­тельнее свар­ка в ниж­нем по­ложе­нии.

Тех­но­логия руч­ной ду­говой свар­ки пре­дус­матри­ва­ет вы­пол­не­ние сле­ду­ющих опе­раций: воз­бужде­ние ду­ги, пе­реме­щение элек­тро­да в про­цес­се свар­ки, на­ложе­ние швов в по­ряд­ке, за­вися­щем от осо­бен­ностей свар­ных со­еди­нений.

В про­цес­се свар­ки не­об­хо­димо под­держи­вать пос­то­ян­ную дли­ну ду­ги. Дли­на ду­ги су­щес­твен­но вли­яет на ка­чес­тво свар­но­го шва и его ге­омет­ри­чес­кую фор­му. Длин­ная ду­га спо­собс­тву­ет бо­лее ин­тенсив­но­му окис­ле­нию и азо­тиро­ванию рас­плав­ля­емо­го ме­тал­ла, уве­личи­ва­ет раз­брыз­ги­вание, а при свар­ке пок­ры­тыми элек­тро­дами ос­новно­го ти­па при­водит к по­рис­тости ме­тал­ла.

Для об­ра­зова­ния свар­но­го шва элек­тро­ду при­да­ет­ся слож­ное дви­жение в трех нап­равле­ни­ях. Пер­вое — это пос­ту­пательное дви­жение элек­тро­да в нап­равле­нии его оси со ско­ростью его плав­ле­ния, что обес­пе­чива­ет под­держа­ние оп­ре­делен­ной дли­ны ду­ги. Вто­рое дви­жение элек­тро­да нап­равле­но вдоль оси шва и вы­пол­ня­ет­ся со ско­ростью свар­ки. В ре­зульта­те этих двух дви­жений об­ра­зу­ет­ся уз­кий, ши­риной не бо­лее 1,5 ди­амет­ра элек­тро­да, так на­зыва­емый ни­точ­ный шов. Та­кими шва­ми сва­рива­ют тон­кий ме­талл, а так­же ко­рень шва при мно­гос­лойной (мно­гоп­ро­ход­ной) свар­ке. Третье дви­жение — это ко­леба­ние кон­ца элек­тро­да по­перек оси шва, ко­торое не­об­хо­димо для об­ра­зова­ния ва­лика оп­ре­делен­ной ши­рины, хо­роше­го про­вара кро­мок и за­мед­ле­ния ос­ты­вания сва­роч­ной ван­ны.

При свар­ке встык без ско­са кро­мок шов дол­жен иметь не­большое уши­рение с од­ной сто­роны или двух сто­рон сты­ка. Сты­ковые со­еди­нения со ско­сом од­ной или двух кро­мок сва­рива­ют од­но- или мно­гос­лойны­ми шва­ми. При свар­ке од­нослойным швом ду­гу воз­бужда­ют на краю ско­са кром­ки, а за­тем, пе­ремес­тив ее вниз, про­вари­ва­ют ко­рень шва. На ско­сах кро­мок дви­жение элек­тро­да за­мед­ля­ют, что­бы луч­ше их про­варить. При пе­рехо­де ду­ги с од­ной кром­ки на дру­гую ско­рость дви­жения элек­тро­да уве­личи­ва­ют во из­бе­жание про­жога в за­зоре меж­ду кром­ка­ми.

Свар­ку мно­гос­лойных швов на­чина­ют, тща­тельно про­вари­вая ко­рень шва элек­тро­дом ди­амет­ром не бо­лее 4 мм, а пос­ле­ду­ющие швы нап­лавля­ют уши­рен­ны­ми ва­лика­ми, ис­пользуя элек­тро­ды большо­го ди­амет­ра. Чис­ло сло­ев при свар­ке сты­ковых швов вы­бира­ет­ся по со­от­но­шению:

Тол­щи­на лис­та, мм	1…6	8	10	12	14	16	18
Чис­ло сло­ев	1	2	2…3	3…4	4	4…5	5…6

Свар­ку со­еди­нений от­ветс­твен­ных конс­трук­ций большой тол­щи­ны (свы­ше 25 мм), ког­да по­яв­ля­ют­ся объем­ные нап­ря­жения и воз­раста­ет опас­ность об­ра­зова­ния тре­щин, вы­пол­ня­ют с при­мене­ни­ем спе­ци­альных при­емов за­пол­не­ния швов бло­ками или кас­ка­дом.

При свар­ке кас­ка­дом сна­чала в раз­делку кро­мок нап­лавля­ют пер­вый слой не­большой дли­ны — 200…300 мм, за­тем вто­рой слой, пе­рек­ры­ва­ющий пер­вый и име­ющий при­мер­но в 2 ра­за большую дли­ну. Тре­тий слой пе­рек­ры­ва­ет вто­рой и длин­нее его на 200…300 мм. Так нап­лавля­ют слои до тех пор, по­ка на не­большом учас­тке над пер­вым сло­ем раз­делка не бу­дет за­пол­не­на. За­тем от это­го учас­тка свар­ку ве­дут в раз­ные сто­роны ко­рот­ки­ми шва­ми тем же спо­собом. Та­ким об­ра­зом, зо­на свар­ки все вре­мя на­ходит­ся в го­рячем со­сто­янии, что пре­дуп­режда­ет по­яв­ле­ние тре­щин.

При блоч­ном ме­тоде ис­пользу­ют об­ратнос­ту­пен­ча­тую свар­ку, при ко­торой мно­го­слой­ный шов вы­пол­ня­ют от­дельны­ми учас­тка­ми с пол­ным за­пол­не­ни­ем каж­до­го из них.

При мно­гос­лойной свар­ке для луч­ше­го про­вара кор­ня шва пер­вый слой вы­пол­ня­ют уз­ким, или ни­точ­ным, швом элек­тро­дом ди­амет­ром 3…4 мм без ко­леба­тельных дви­жений. При нап­лавке швов с ка­тета­ми бо­лее 8 мм свар­ку ве­дут в два и бо­лее слоя.

Ни­же при­веде­но чис­ло сло­ев при свар­ке уг­ло­вых швов в за­виси­мос­ти от тол­щи­ны сва­рива­емо­го ме­тал­ла:

Тол­щи­на сва­рива­емо­го ме­тал­ла, мм	1…5	6	8	10	12	14	16	18	20	22
Чис­ло сло­ев	1	2	1…2	2	2…3	3…4	5	5…6	5…6	6…7

При свар­ке лис­тов тол­щи­ной 0,5…3,0 мм воз­можно сквоз­ное проп­лавле­ние ме­тал­ла элек­три­чес­кой ду­гой (про­жог) с об­ра­зова­ни­ем от­вер­стий, пло­хо под­да­ющих­ся пос­ле­ду­ющей за­вар­ке. Вмес­те с тем из-за труд­ности ре­гули­рова­ния наг­ре­ва кро­мок по­мимо про­жогов в та­ких швах об­ра­зу­ют­ся неп­ро­вары, сви­щи и пр. Для обес­пе­чения не­об­хо­димо­го ка­чес­тва свар­ки тон­ко­лис­то­вого ме­тал­ла при­меня­ют от­бортов­ку кро­мок, ис­пользу­ют вре­мен­ные теп­ло­от­во­дящие под­клад­ки, ос­та­ющи­еся под­клад­ки или рас­плав­ля­емые эле­мен­ты, элек­тро­ды со спе­ци­альным пок­ры­ти­ем и спе­ци­альное сва­роч­ное обо­рудо­вание.

Для под­бо­ра ди­амет­ра элек­тро­да и си­лы то­ка при свар­ке тон­ко­лис­то­вой ста­ли мож­но пользо­ваться дан­ны­ми табл. 2.2.

Таблица 2.2. Диаметр электрода и сила тока при сварке стыковых соединений тонколистовой стали
Тол­щи­на ме­тал­ла, мм	Ди­аметр элек­тро­да, мм	Си­ла сва­роч­но­го то­ка, А
0,5	1	10…20
1	1,6…2,0	30…35
1,5	2	35…45
2	2,5	50…65
2,5	2,5…3,0	65…100

По про­тяжен­ности швы под­разде­ля­ют на ко­рот­кие (300…350 мм), сред­ние (350…1000 мм) и длин­ные (свы­ше 1000 мм). Ко­рот­кие швы сва­рива­ют от од­но­го кон­ца шва к дру­гому (на про­ход); швы сред­ней дли­ны — от се­реди­ны со­еди­нения к кон­цам; длин­ные швы — об­ратнос­ту­пен­ча­тым спо­собом, при ко­тором свар­ной шов вы­пол­ня­ют сле­ду­ющи­ми один за дру­гим учас­тка­ми в нап­равле­нии, об­ратном при­раще­нию шва (рис. 2.3). Дли­на сту­пени (учас­тка) 100…350 мм, при свар­ке тон­ко­го ме­тал­ла сту­пени бо­лее ко­рот­кие, при свар­ке тол­сто­го ме­тал­ла — бо­лее длин­ные.

Рис. 2.3.Способы выполнения швов:
а — сварка «на проход»; б — сварка от середины к концам; в—д — выполнение протяженных швов обратноступенчатым способом сварки; 1 — 10, 1а — 4а — последовательность движений электрода в порядке и направлении ведения сварки (показано стрелками); А — общее направление сварки; I, II — слои шва

С уве­личе­ни­ем тол­щи­ны ме­тал­ла (свы­ше 15…20 мм) в свар­ных со­еди­нени­ях воз­раста­ют объем­ные сва­роч­ные нап­ря­жения, ко­торые соз­да­ют опас­ность воз­никно­вения и раз­ви­тия в швах тре­щин. Во из­бе­жание та­ких яв­ле­ний свар­ку тол­сто­лис­то­вой ста­ли ве­дут раз­личны­ми спо­соба­ми (рис. 2.4).

Рис. 2.4.Сварка металлических частей большой толщины:
а — двойным слоем; б — блоками; в — каскадом; I—III — участки сварного шва; 1 — 8 — последовательность выполнения сварки разными методами

Ме­талл тол­щи­ной 15…20 мм сва­рива­ют спо­собом двойно­го слоя. На учас­тке I (рис. 2.4, а) дли­ной 250…300 мм нап­лавля­ют пер­вый слой шва, не­мед­ленно счи­ща­ют с не­го шлак и по го­ряче­му ме­тал­лу пер­во­го слоя (с тем­пе­рату­рой не ни­же 150…200°С) нак­ла­дыва­ют вто­рой слой. В та­кой же пос­ле­дова­тельнос­ти сва­рива­ют шов на учас­тках II, III и пос­ле­ду­ющих.

Ме­талл тол­щи­ной 20…25 мм и бо­лее сва­рива­ют бло­ками или кас­ка­дом (сек­ци­ями). При свар­ке бло­ками (рис. 2.4, б) мно­гос­лойный шов вы­пол­ня­ют от­дельны­ми учас­тка­ми, а про­межут­ки меж­ду ни­ми за­пол­ня­ют до то­го, как бу­дет за­вер­ше­на свар­ка все­го шва. При свар­ке кас­ка­дом (рис. 2.4, в) каж­дый пос­ле­ду­ющий учас­ток мно­гос­лойно­го шва пе­рек­ры­ва­ет весь или часть пре­дыду­щего учас­тка.

При U-об­разной под­го­тов­ке кро­мок дли­на сек­ции кас­кадной свар­ки сос­тавля­ет 300…400 мм, при Х-об­разной под­го­тов­ке — 500…800 мм. При этом каж­дый слой сек­ции де­лят на сту­пени дли­ной 150…200 мм и вы­пол­ня­ют свар­ку об­ратнос­ту­пен­ча­тым спо­собом. При уве­личе­нии тол­щи­ны ме­тал­ла дли­ну сек­ций уменьша­ют. Ме­талл тол­щи­ной 30 мм и бо­лее сва­рива­ют од­новре­мен­но два свар­щи­ка, на­ходя­щи­еся с про­тиво­полож­ных сто­рон со­еди­нения.