Ручная дуговая сварка покрытым электродом. Технологические особенности сварки

1 Подготовка поверхности металла под сварку и требования к сборке металлических деталей перед сваркой

Подготовка деталей под сварку заключается в правке, разметке, резке, подготовке кромок под сварку, холодной или горячей гибке.

Правку металла выполняют на станках. Листовой и полосовый металл правят на различных листоправильных вальцах. Угловую сталь правят на роликовых машинах. Двутавры и швеллеры правят на правильно-гибочных прессах кулачкового типа.

Разметка — это такая операция, которая определяет конфи­гурацию будущей детали. Применение разметочно-маркиривочных машин с пневмокернером обеспечивает скорость разметки до 10м/мин при точности ±1 мм и допускает использование программного управления. Использование газорезательных машин с масштабной фотокопировальной системой управления или программным управлением позволяет обходиться без разметки.

Механическую резку применяют для прямолинейного реза листов, иногда и для криволинейного реза листов при использовании для этой цели роликовых ножниц с дисковыми ножами. Углеродистые стали разрезаются кислородной и плазменно-дуговой резкой. Для резки легированных сталей, цветных металлов может применяться кислородно-флюсовая или пламенно-дуговая резка.

Форма подготовки кромок металла под сварку зависит от толщины листов. Основной металл и присадочный материал перед сваркой должны быть тщательно очищены от ржавчины, масла, окалины, влаги и различного рода неметаллических загрязнений. Наличие указанных загрязнений приводит к обра­зованию в сварных швах пор, трещин, шлаковых, включений, что ведет к снижению прочности и плотности сварного соединения.

Применяемые сборочно-сварочные приспособления должны обеспечивать доступность к местам установки деталей, рукоят­кам фиксирующих и зажимных устройств, а также местам прихваток и сварки. Эти приспособления должны быть также достаточно прочными и жесткими, обеспечивать точное зак­репление деталей в нужном положении и препятствовать их деформированию в процессе сварки. Кроме этого, сборочно-сварочные приспособления должны обеспечивать оптимальный порядок сборки и сварки:

-наименьшее число поворотов при наложении прихваток и сварных швов;

-свободный доступ для проверки размеров изделий и их легкий съем после изготовления;

-безопасность сборочно-сварочных работ.

Проверке подлежат все геометрические размеры детали и подготовленная форма кромок под сварку.

Сборку сварных конструкций, как правило, осуществляют либо по разметке, либо при помощи шаблонов, упоров, фиксаторов, прижимных механизмов, стендов или специальных приспособлений-кондукторов, об­легчающих сборочные операции. Точность сборки контролируют шаблонами, щупами, а также измерительными приборами. Подготовку и сборку изделий под сварку выполняют с соблюдением следующих основных обязательных правил:

-притупление кромок и зазоры между ними должны быть равномерными по всей длине;

-кромки элементов, подлежащих сварке, и прилегающие к ним места шириной 25 - 30 мм от торца кромки должны быть высушены, очищены от грата после резки, масла, ржавчины и прочих загрязнений;

-во избежание деформаций прихватку следует выполнять качественными электродами через интервал не более 500 мм при длине одной прихватки 50 - 80 мм;

-для обеспечения нормального и качественного формирования шва нужно в начале и в конце изделия прихватывать выводные планки.

2 Режимы ручной дуговой сварки металлическими электродами

Под режимом сварки понимают совокупность условий, создающих устойчивое протекание процесса сварки, а именно: стабильное горение сварочной дуги, получение сварных швов необходимых размеров, формы и качества. Режим сварки складывается из ряда параметров. Параметры режима сварки подразделяют на основные и дополнительные. К основным параметрам режима сварки при ручной дуговой сварке относят величину, род и полярность тока, диаметр электрода, напряже­ние, скорость сварки и величину поперечного колебания конца электрода, а к дополнительным — величину вылета электрода, состав и толщину покрытия электрода, начальную температуру основного металла, положение электрода в про­странстве (вертикальное, наклонное) и положение изделия в процессе сварки.

Выбор диаметра электрода. Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла; марки свариваемого металла; формы разделки кромок и номера выполненного валика-шва; положения, в котором выполняется сварка; вида соединения.

Величина, род и полярность тока. С увеличением сварочного тока глубина провара увеличивается, ширина шва почти не меняется. Род и полярность тока также влияют на форму и размеры шва. При сварке постоянным током обратной полярности глубина провара на 40-50% больше, чем при сварке постоянным током прямой полярности, что объясняется различным количеством теплоты, выделяю­щейся на аноде и катоде. Поэтому обратная полярность применяется при сварке тонкого металла с целью исключения прожога и при сварке высоколегированных сталей с целью исключения их перегрева. При сварке переменным током глубина провара на 15—20% меньше, чем при сварке постоян­ным током обратной полярности.

Род и полярность тока выбирают по типу электродного покрытия, марке свариваемого металла, толщине свариваемого металла.

Напряжение на дуге изменяется пропор­ционально длине дуги. При увеличении длины дуги возрастает ее напряжение и поэтому увеличивается доля тепла, идущая на плавление электрода и основного металла. В результате этого ширина сварного шва увеличивается, а глубина провара и высота усиления уменьшаются. Напряжение на дуге зависит от величины тока и диаметра электрода. Оно обычно бывает 18-40 В.

С увеличением скорости сварки ширина сварного шва уменьшается, наряду с этим глубина провара увеличивается, что является следствием того, что жидкий металл не успевает подтекать под дугу и толщина его прослойки мала. При дальнейшем увеличении скорости сварки время теплового действия дуги на металл и глубина провара умень­шается, а при значительной скорости сварки будет даже образовываться несплавление основного металла с металлом шва.

Наклон электрода. Ручную дуговую сварку можно выпол­нять вертикальным электродом, углом вперед и углом назад. В виду того что столб дуги стремится сохранить направление оси электрода, то в каждом из этих случаев форма сварочной ванны и, следовательно, форма шва будет различной. При сварке углом вперед, как правило, жидкий металл подтекает под дугу, поэтому глубина провара и высота усиления уменьшаются, а ширина шва увеличивается. При сварке углом назад жидкий металл давлением дуги вытесняется из-под нее, поэтому глубина провара и высота усиления увеличиваются.

Наклон изделия. В зависимости от расположения соединений на изделии или от наклона изделия ручная дуговая сварка может быть выполнена на горизонтальной плоскости, на подъем и спуск. Влияние наклона изделия и пространственного расположения соединений на изделии на форму шва примерно такое, что и влияние наклона электрода. При сварке на подъем расплавленный металл под действием собственного веса вытекает из-под дуги, в результате чего увеличиваются глубина проплавления и высота усиления, а ширина шва уменьшается. При сварке на спуск жидкий металл подте­кает под дугу, что уменьшает глубину проплавления и уве­личивает ширину шва.

Предварительный подогрев и последующую термическую обработку выполняют в случаях, когда металл склонен к образо­ванию закалочных структур.

8.1