ГЛАВА 8. ТЕХНИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РУЧНОЙ ДУГОВОЙ СВАРКИ
§ 32. Подготовка металла для сварки
Подготовительные операции под сварку включают резку, правку, очистку, разметку и сборку.
При подготовке деталей к сварке применяют главным образом термическую резку. Механическая резка выполняется в случаях, когда это целесообразно (например, при заготовке однотипных деталей, при заготовке деталей прямоугольного сечения и т. д).
Правка металла выполняется либо на станках, либо вручную. Листовой и полосовой металл правят в холодном состоянии на различных листоправильных вальцах и прессах. Сильно деформированный металл правят в горячем состоянии. Ручная правка, как правило, осуществляется на специальных правильных плитах ударами кувалды либо при помощи ручного винтового пресса.
Разметкой называется перенос размеров деталей в натуральную величину с чертежа па металл. При разметке используют различные инструменты: линейку, угольник, чертилку и т. п. Гораздо проще и быстрее разметка выполняется при помощи шаблона, изготовленного, например, из тонкой листовой стали.
При разметке необходимо учитывать укорачивание деталей в процессе сварки. Для этого предусматриваются припуски из расчета 1 мм на каждый поперечный стык к 0,1-0,2 мм на каждый погонный метр продольного шва.
Основной металл и присадочный материал перед сваркой тщательно очищаются от ржавчины, окалины, масла, влаги и различных неметаллических загрязнений. Зачистка производится вручную и с помощью механизированного инструмента.
§ 33. Сборка изделий под сварку
Трудоемкость сборки изделий под сварку достигает 30% общей трудоемкости изготовления. Поэтому' для сокращения трудоемкости сборки (а также для повышения ее точности) применяются различные приспособления, специальные инструменты, шаблоны и т. д.
Приспособления могут быть предназначены исключительно для сборки деталей под сварку или только для сварки уже собранных изделий. Применяются также комбинированные сборочно-сварочные приспособления, в которых допускается некоторое перемещение элементов конструкции при усадке металла шва.
Перечислим некоторые требования к сборочно-сварочным приспособлениям, они должны:
—обеспечивать доступность мест установок деталей, рукояток фиксирующих и зажимных устройств, мест прихваток и сварки;
—быть достаточно прочными и жесткими;
—обеспечивать точность закрепления детали в нужном положении и препятствовать деформациям во время сварки;
—обеспечивать наивыгоднейший порядок сборки и сварки, свободный доступ для проверки размеров;
—обеспечивать безопасность сборочных и сварочных работ.
Проверку качества сборки удобно производить специальными шаблонами и щупами. На рис. 42 показаны примеры использования подобных инструментов.
Собранные детали и узлы соединяют сначала прихватками. Сварочными прихватками называются
короткие швы с поперечным сечением до одной трети поперечного сечения полного шва. Длина прихватки может составлять от 20 до 100 мм в зависимости от толщины свариваемых листов и общей длины шва. Расстояние между прихватками — 500—1000 мм в зависимости от длины шва. Сварочные прихватки выполняют темн же электродами, что и сварку изделия.
Рис. 42. Инструменты для проверки качества сборки: а- угла раскрытия кромки, б- прямого угла, в- смещения листов, г- зазора между листами при сварке внахлестку, д- зазор при сварке втавр и встык.
Зажигание сварочной дуги
Применяется два способа зажигания дуги покрытыми электродами — способ прямого отрыва и отрывом по кривой. Первый способ называют также зажиганием впритык, а второй — чирканьем. Первый способ чаще всего применяется при варке в неудобных и узких местах.
Длина дуги
Горение дуги должно поддерживаться так, чтобы ее длина оставалась постоянной. Правильно выбранная длина дуги оказывает существенное .влияние на качество сварного щва и на производительность процесса сварки.
Подавать электрод в дугу нужно с той скоростью, с которой происходит плавление электрода. Умение поддерживать дугу постоянной длины свидетельствует о квалифицированности сварщика.
Длина дуги считается нормальной, если она равна 0,5-1,1 диаметра Стержня электрода. Увеличение длины дуги снижает устойчивость ее горения, глубину проплавления металла, увеличивает потери на угар и разбрызгивание электрода. Кроме того, это усиливает вредное воздействие окружающей атмосферы на расплавленный металл и ведет к образованию швов с неровной поверхностью.
Положение электрода
Наклон электрода при сварке выбирается в зависимости от пространственного положения сварных швов, толщины и химического состава свариваемого металла, диаметра электрода, толщины и вида его покрытия.
Сварка может вестись в четырех направлениях (рис. 43): слева направо, справа налево, от себя и к себе.
Вне зависимости от направления старки наклон электрода должен быть определенным: электрод наклоняется к оси шва так, чтобы основной металл проплавлялся на наибольшую глубину. При сварке в нижнем положении на горизон тальной плоскости этот наклон должен составлять 15 градусов от вертикали в сторону ведения шва (рис. 43, б).Углы наклона электрода в других пространственных соложениях приведены на рисунках.
Колебательные движения электродом
Для получения валика нужной ширины должны производиться поперечные колебательные движения электрода. В случае перемещения электрода только вдоль оса шва (без поперечных колебательных движений) ширина валика будет определяться силой сварочного тока и скоростью сварки (примерно 0,8-1,5 диаметра электрода). Такие узкие (так называемые, ниточные) валики применяются при сварке тонких листов металла, наложении первого (корневого) слоя многослойного шва, сварке по методу опирания и в некоторых других случаях.
Гораздо чаще применяются швы, имеющие ширину от 1,5 до 4 диаметров электрода, которые получают с помощью колебательных движений.
Основными видами поперечных колебательных движений электрода являются (рис. 44).
—прямые по ломаной линии;
—полумесяцем, обращенным концами к наплавленному шву;
—полумесяцем, обращенным концами к направлению сварки;
—треугольниками;
—петлеобразные с задержками в определенных местах.
Поперечные движения электрода по ломаной линии
часто используют при выполнении наплавки, при сварке листов встык без скоса кромок в нижнем положении, а также в тех случаях, когда нет опасности прожога свариваемого металла.
Рис. 44. Траектория движения конца электрода при наплавке уширенных валиков
Движения полумесяцем с концами, обращенными к наплавленному шву, используют для выполнения стыковых швов со скосом кромок и для угловых швов с катетами менее 6 мм, в любом пространственном положении электродами диаметром до 4 мм.
Движения треугольником неизбежны при сварке угловых швов с катетами шва более 6 мм и стыковых швов со скосом кромок в любом пространственном положении. При этом достигается хороший провар корня шва и удовлетворительная форма шва.
Петлеобразные движения электродом используются в случаях, когда требуется большой прогрев металла по краям шва, что часто бывает при сварке высоколегированных сталей. Эти стали обладают достаточно высокой текучестью и для того, чтобы достигнуть удовлетворительного формирования шва, приходится задерживать электрод на краях. Это необходимо, чтобы предотвратить прожог металла в центре шва и вытекание металла из сварочной ванны при выполнении вертикальных швов. Петлеобразные движения могут быть заменены на движения полумесяцем с задержкой на краях шва.
Способы заполнения шва по сечению и длине
Для заполнения швов по длине применяются метод «напроход» и обратноступенчатый метод. Метод сварки «напроход» заключается в том, что сварной шов выполняется от начала до конца в одном направлении.
При обратноступенчатом методе длинный шов подразделяют на сравнительно короткие участки.
Но методы заполнения швов по сечению различают (рис. 45):
— однослойные швы;
— многослойные швы;
— многослойные многопроходные швы.
Многослойные многопроходные швы отличаются от многослойных тем, что некоторые слои выполняются за несколько проходов, тогда как в многослойных обычных швах каждый шов выполняется за один проход.
Многослойные швы чаще применяют при сварке стыковых соединений, а многопроходные — при сварке угловых и тавровых соединений.
Рис. 45. Сварные швы:
а — однослойный и однопроходной, б— многослойный и многопроходной, в — многослойный
Чтобы нагрев металла шва был более равномерным по всей его длине, используют также способы двойного слоя, способы заполнения секциями, каскадом и горкой. В основе всех этих способов — метод обратноступенчатой сварки.
Способ двойного слоя заключается в том, что наложение второго слоя ведется по еще неостывшему первому слою (после удаления шлака). Сварка производится на длине 200—400 мм в противоположных направлениях для предотвращения появления горячих трещин.
При сварке толстых стальных листов (20 мм и более) применяют сварку каскадом и горкой. Как показано на рис. 46, заполнение многослойного шва при сварке секциями и каскадом производится по всей толщине свариваемого металла на определенной длине ступени. Длина ступени подбирается так, чтобы металл в корне шва имел температуру не менее 200 'С в процессе выполнения сварного шва но всей толщине. При этом условии металл обладает достаточной пластичностью, и трещины не образуются. Сварка горкой выполняется проходами по всей толщине металла.
В целом многослойная сварка имеет ряд преимуществ перед однослойной сваркой:
—объем сварочной ванны уменьшается, в результате чего увеличивается скорость остывания металла и уменьшается размер зерен;
—небольшая сила сварочного тока при многослойной сварке вызывает расплавление небольшого количества основного металла; вследствие чего химический состав наплавленного металла блинок к составу основного металла;
— каждый последующий слой шва термически влияет на металл предыдущего слоя, в результате чего он и околошовный металл имеют мелкозернистую структуру с повышенной вязкостью и пластичностью.
Рис. 46. Схемы заполнения многослойного шва с малым интервалом времени: a - секциями, б — каскадом, в — горкой
Окончание шва
Заканчивая шов, нельзя сразу же обрывать дугу — на поверхности металла останется сварочный кратер. Кратер может привести к возникновению трещины.
При сварке низкоуглеродистых сталей кратер либо заполняют электродным металлом, либо выводят его в сторону на основной металл. При сварке сталей, склонных к образованию закалочных структур, выводить кратер в сторону нельзя, так как возможно образование трещины. Не рекомендуется также заваривать кратер за несколько обрывов и зажигания дуги из-за образования окисных загрязнений металла. Лучшим способом окончания шва является прекращение подачи электрода вниз и медленное удлинение дуги до ее обрыва.
