Дуговая многослойная сварка стыковых соединений
Выполнение стыковых соединений по сечению. Сварку стыковых соединений выполняют с одной или двух сторон. Для борьбы с прожогами применяют остающиеся или съемные подкладки. Остающиеся подкладки изготовляют из стальных полос толщиной 2-4 мм при ширине 30-40 мм. Съемные подкладки изготовляют из материала, который во время сварки не плавится, т. е. обладает хорошей теплопроводностью и теплоемкостью; этим требованиям отвечает медь, а также керамика или графит. Съемные подкладки в процессе сварки иногда охлаждают проточной водой.
Сварка на подкладках имеет следующие преимущества: сварщик работает более уверенно, не боится прожогов и натеков и может увеличить сварочный ток на 20-30%; исключается необходимость подварки корня шва с обратной стороны.
При сварке стыковых соединений с разделкой кромок в зависимости от толщины свариваемых листов (от 3 до 26 мм), положения шва в пространстве, диаметра электрода сварку выполняют в два и более слоев. Выполнение шва начинают с наложения первого слоя, состоящего из одного валика. Дугу возбуждают на скосе кромки, а затем, переместив дугу на середину соединения, проваривают края скоса кромок (корень шва). На скосах кромок движение электрода замедляют, чтобы улучшить их провар, а при переходе конца электрода с одной кромки на другую скорость его движения увеличивают для того, чтобы избежать прожога притуплённых кромок.
При сварке первого слоя применяют электроды диаметром 2, 3 или 4 мм. Электроды большего диаметра не обеспечивают надежный провар корня шва. Перед наложением следующего слоя поверхность предыдущего зачищают от шлака и брызг. Образование шва заканчивают наплавкой валика высотой 2-3 мм над поверхностью основного металла. После заполнения всего сечения шва со стороны разделки кромок с приданием ему требуемого усиления изделие поворачивают, а затем пневматическим зубилом или воздушно-дуговой строжкой вырубают или выплавляют в корне шва канавку шириной 8-10 мм и глубиной 3-4 мм, которую заваривают за один проход швом, придавая ему небольшую выпуклость. Конкретно стыковые соединения по сечению могут выполняться за один или несколько слоев и за несколько проходов и слоев — многопроходная многослойная сварка (рис. 34). При выполнении многослойных и многослойных многопроходных швов корневой слой выполняется так, как это показано на рис. 35. В этом случае сварочную дугу вначале зажигают либо на особой пластине, либо на одной из свариваемых кромок. Затем быстро электродом проходят через зазор между кромками, замедляя движение электрода на свариваемых кромках. При этом внимательно следят за равномерным плавлением кромок.
Выполнение стыковых швов в нижнем положении. Для исключения прожога свариваемых кромок в корне шва применяют различные подкладки и подушки. Сварку можно выполнять вертикально расположенным электродом, углом назад и углом вперед. Техника сварки стыкового соединения в нижнем положении представлена на рис. 36.
Выполнение стыковых швов в вертикальном положении. Вертикальные швы выполняют двумя способами: снизу вверх и сверху вниз. При сварке снизу вверх (рис. 37) дугу возбуждают в нижней точке соединения, и после образования ванночки расплавленного металла электрод отводят немного вверх и в сторону. Дуга при этом должна быть направлена на основной металл. Расплавленный металл при отводе электрода вверх затвердевает, образуя «полочку», на которую наплавляют и которая удерживает последующие капли металла при движении электрода вверх. Электрод рекомендуется наклонять вверх под углом 20-25º к горизонту.
При сварке сверху вниз (рис. 38) дугу возбуждают в верхней точке шва и придают электроду сначала перпендикулярное, а после образования кратера — наклонное положение. Метод сварки сверху вниз рекомендуется применять в основном лишь для соединения тонкого металла и выполнения первых слоев при наличии разделки кромок.
Вертикальные швы выполнять значительно труднее, чем нижние, так как в первом случае расплавленный металл под действием силы тяжести стремится вытечь из сварочной ванны. Вертикальные швы следует выполнять током на 10-15% меньшим, чем при выполнении швов в нижнем положении, и короткой дугой. Используемые для наложения вертикальных швов электроды должны иметь «короткие» шлаки. При выполнении вертикальных швов, как и при выполнении швов в нижнем положении, получают узкие и широкие валики. Движение электрода при наплавке узких валиков в вертикальном положении приводится на рис. 39, а широких — на рис. 40.
При сварке стыковых горизонтальных соединений подготовка необходима только для верхней кромки. Дугу возбуждают вначале на нижней горизонтальной кромке, а затем перемещают на скошенную кромку. Горизонтальные швы выполняют вертикально расположенным электродом, углом назад и углом вперед. Движение электрода можно осуществлять на себя и от себя. Последовательность наложения слоев 1-6 приведена на рис. 41. Угол наклона электрода к вертикальной плоскости свариваемого изделия должен составлять 75-80°.
Выполнение стыковых швов в потолочном положении. При выполнении таких швов необходимо накладывать узкие и широкие валики. Узкие и широкие (в основном это предпоследние) валики укладываются в разделку кромок. Декоративные валики, укладываемые на поверхности металла, служат для усиления шва. Узкие валики выполняются по схемам, приведенным на рис. 42. Сущность наложения валиков в потолочном положении «лесенкой» состоит в том, что электрод располагают к плоскости под углом 90-130°. Затем из точки 1 переводят его к изделию и зажигают, дугу в точке 2. После образования маленькой порции расплавленного металла электрод на расстоянии 5-12 мм от потолочной плоскости отводят в точку 3. Затем его возвращают в точку 4 и т. д. При возвращении электрода в точки 2, 4, 6, 8, 10, 12 и т. д. расплавленный металл накладывают на остывшую порцию металла на длину 1/2 или 1/3.
Сущность сварки полумесяцем состоит в том, что электрод располагают, как и в первом случае, под углом 90-130° к плоскости и, манипулируя электродом по схеме полумесяца, беспрерывно заходят концом электрода на закристаллизовавшуюся часть металла и наплавляют узкий валик.
Обратнопоступательный способ наплавки узких валиков в потолочном положении состоит в том, что концом электрода электросварщик беспрерывно возвращается назад на кристаллизующуюся часть металла, но постоянно удлиняет валик по протяженности. При наплавке широких валиков в различных вариациях используют или сочетают вместе все три приведенных выше варианта при наплавке узких валиков.
Потолочные швы являются наиболее трудными для выполнения, так как расплавленный металл всегда стремится вытечь из сварочной ванны вниз. Незастывший металл удерживается в сварочной ванне силами поверхностного натяжения и давлением дуги. Объем сварочной ванны должен быть минимальным, поэтому сварка возможна только при короткой дуге. Ток должен быть на 15-20% меньше, чем при сварке в нижнем положении. Потолочную сварку выполняют сварщики-потолочники, прошедшие специальную подготовку.
1. Какие условия требуются для получения высокого качества сварного шва?
2. Как выполняются швы в потолочном положении?
Ванная сварка на стальных скобах
Дуговую одноэлектродную сварку многослойными швами следует выполнять при питании дуги переменным или постоянным током от источника питания.
Для сборки стыкуемых горизонтальных или вертикальных стержней периодического профиля и формирования швов должны применяться стальные скобы-подкладки с размерами: b>2d, но не менее 30 мм; l= 2,9d; Д=1,15d и толщиной δ около 0,2d (где d — номинальный диаметр стержней), но не менее 4 мм и не более 6 мм (см. рис. 67).
Примечание. Для стержней гладкого профиля Д=d+0,5 мм.
Подготовка к сварке
Торцы горизонтальных или наклоненных (при угле наклона к горизонтали менее 45°) стержней должны быть расположены под углом 90° к продольной оси; допускается отклонение от прямого угла в 10°, увеличивающее общий угол разделки.
Рис.76.Рекомендуемые условия сборки со скобами-подкладками и техника сварки стыковых соединений стержней: а и б—горизонтальных; в и г—вертикальных; l—места прихваток.
Вертикальные или наклоненные (при угле наклона к горизонтали 45° и более) стержни должны иметь на концах: верхний — скос под углом 30-45° и притупление шириной 3-4 мм; нижний — прямой торец под углом 90° к продольной оси.
Горизонтальные или наклоненные под углом менее 45° стержни следует собирать с зазором между торцами равным 0,5 d,но не менее 10 мм; допускается увеличение зазора до величины 0,6 d.
Вертикальные или наклоненные (под углом 45° и более) стержни нужно собирать с зазором в 5-6 мм между подготовленными торцами.
При сборке стыковых соединений горизонтальных или вертикальных (либо наклоненных) стержней для сварки многослойными швами стальные скобы-подкладки следует располагать по длине симметрично относительно оси зазора между торцами стержней (рис. 76).
Горизонтальные стержни, торцы которых отрезаны под углом, отличающимся от прямого, допускается собирать согласно рис. 77.
Скобу-подкладку следует скреплять со стержнями двумя прихватками 1, располагаемыми в таких местах, которые в последующем при наплавке многослойных швов будут переплавляться (см. рис. 76).
Рис.77.Допускаемые условия сборки стыковых соединений горизонтальных стержней со скобами-подкладками при расположении торцов стержней под углом к их продольной оси, отличающимся от 90°: а—при У-образном расположении торцов; б—при параллельном расположении торцов, срезанных не под прямым углом.
Рис.78.Типы и размеры швов стыковых соединений, выполненных многослойными швами на стальных скобах-подкладках стержней: а—горизонтальных; б—вертикальных.
Режим и техника сварки
Дуговую сварку многослойными швами стыковых соединений стержней на стальных скобах-подкладках следует выполнять одиночными электродами при режимах.
Сварку стыковых соединений горизонтальных стержней со скобами-подкладками нужно выполнять в следующей последовательности:
а) сварку начать в нижней части разделки, образованной торцами стыкуемых стержней и подкладкой, и проварить углы в сопряжениях стержней с подкладкой (см. рис. 76,а);
б) затем заполнить разделку отдельными слоями в порядке, указанном стрелками на рис. 76,б, сообщая торцу электрода колебательные движения вдоль и поперек оси стержней;
в) после заполнения зазора до оси стержней перемещать торец электрода по периферии шва (см. рис. 76,б);
г) после заполнения разделки наплавить усиления швов.
Примечание. Если шлак, образующийся в процессе сварки, затрудняет наплавку последующих слоев, сварку следует прервать, удалить шлак с поверхности предыдущих слоев и затем наплавить новые слои.
Сварку стыковых соединений вертикальных стержней нужно выполнять в следующей последовательности:
а) в углу между торцом стержней и подкладкой проплавить торец нижнего стержня и затем притупление торца верхнего стержня (см. рис. 76,в);
б) наплавляя отдельные слои на торец нижнего стержня, подняться к скошенной части торца верхнего стержня, на который в полупотолочном положении также наплавить слои, постепенно заполняя разделку (см. рис. 76, в, г);
в) приблизившись к наружной поверхности стержней, наплавить усиление шва.
Сварка металлов
Вы здесь
Сообщение об ошибке
Стыковой шов
Соединения без скоса
Односторонние стыковые швы без скоса кромок выполняют покрытыми электродами диаметром, равным толщине свариваемых листов, если она не превышает 4 мм. Ток подбирают в зависимости от диаметра электрода, вида и толщины покрытия (табл. 6). Листы без скоса кромок толщиной от 2 до 8 мм сваривают двусторонним швом. Положение и поперечные движения электрода при сварке приведены на рис. 29.
Соединение со скосом
Стыковые соединения со скосом двух кромок в зависимости от толщины металла выполняют однослойными, многослойными или многопроходными швами.
Рис. 29. Положение (я) и движения электрода (б) при выполнении стыковых швов со скосом кромок
Однослойный шов
Металл толщиной от 1 до 6 мм без скоса кромок сваривается однослойным (однопроходным) швом.
Однослойные швы со скосом двух кромок выполняют поперечными колебательными движениями электрода в виде треугольников без задержки в корне шва (листы толщиной 1-4 мм) и с задержкой в корне шва (толщиной 4 — 6 мм).
Листы толщиной 12 мм и более соединяются встык с двумя несимметричными скосами двух кромок многослойным или многопроходным швом.
Таблица 6. Ориентировочные режимы сварки стыковых соединений без скоса кромок
Толщина металла, мм
Диаметр электрода, мм
Среднее значение тока, А
нижнее положение шва
вертикальное и потолочное положение шва
Примечание. Максимальные значения тока должны уточняться по данным паспорта электродов.
Многослойный шов
Многослойный шов выполняется быстрее многопроходного. Выбор многослойного или многопроходного шва зависит от химического состава и толщины свариваемой стали и от установленной технологии на сварку.
Каждый слой многослойного шва имеет увеличенное в несколько раз сечение по сравнению с сечением каждого валика при многопроходной сварке. Режимы дуговой сварки покрытыми электродами нижних стыковых многослойных швов даны в табл. 7.
Таблица 7. Ориентировочные режимы сварки стальных листов со скосом двух кромок встык
Толщина металла, мм
Число слоев, кроме подварочного и декоративного
Диаметр электрода, мм, при наплавке
Среднее значение тока, А (нижнее положение шва)
Примечание. Максимальные значения тока должны уточняться по данным паспорта электродов.
Многопроходный шов
Многопроходной шов выполняется тонкими и узкими валиками, без поперечных колебательных движений электрода. Сварку рекомендуется выполнять электродами, предназначенными для опирания. В этом случае применяют электроды диаметром от 1,6 до 3 мм (редко 4 мм). Весь многопроходной шов может выполняться электродами одного и того же диаметра.
Иногда для обеспечения провара по всей толщине металла сварка ведется на медной подкладке толщиной 4-6 мм. В этом случае сварочный ток можно повысить на 20 — 30%. Если конструкция и назначение сварного изделия допускают сквозное проплавление, сварка может вестись на остающейся стальной подкладке.
В особо ответственных конструкциях перед подваркой шва его (с обратной стороны) предварительно зачищают резаком для поверхностной резки или резцом для удаления возможных дефектов (непровара, трещин, газовых и шлаковых включений).
Угол раскрытия шва
Оптимальный угол раскрытия шва определяется следующими соображениями. Большой угол разделки (80° — 90°) обеспечивает большие удобства сварщику, уменьшает опасность непровара корня шва, но увеличивает объем наплавленною металла, следовательно, уменьшает производительность и увеличивает деформации изделия. Для нормального процесса ручной дуговой сварки принят угол разделки (50 ± 4)° (сварное соединение типа С17).
Зазор между стыкуемыми элементами и притупление кромок составляет от 1,5 до 4,0 мм в зависимости от толщины листов, режима сварки и характера свариваемой конструкции.
Провар корня шва
Наиболее трудным при сварке является получение полного (надежного) провара корня шва. Здесь чаше всего бывают дефекты, например непровар, газовые и шлаковые включения. Поэтому (если это возможно) следует подваривать корень шва с обратной стороны.