Технологический процесс и особенности сварки (стр. 3 из 5)

Марка стали	Механические свойства				Тип электрода	Марка электродов	Коэффициент наплавки αн, г/А-с	Механические свойства металла шва
	σв МПа	σт, МПа	KCV, Дж/м2	δ, %				σв, МПа	KCV, Дж/м2	δ, %
СтЗ пс, СтЗкп(2-6)	380	230		25	Э42 Э42А	АНО-5, АНО-6, ОМА-2, ВСП-1, СМ-11, УП1-45, УП2-45	11; 8,5 10 9,5; 10	420	0,8 1,5	18 22
14Г, 09Г2	440	290		21	Э46	АНО-3, АНО-4, МР-3, ОЗС-4, ОЗС-6, ОЗС-12, АНО-13, АНО-18	8,5; 7,8 8,5; 10,5 8,5; 10	460	0,8 1,4	18 22
09Г2С 10Г2С1Д 18Г2	460	330	0,3	21	Э50 Э50А	ВСЦ-3, ВСН-3 (для постоянного тока), ДСК-50, АНО-11	10; 9	500	1,3	20

Для выбора режима сварки стыкового соединения листов принимаем марку низкоуглеродистой стали Ст3пс и электроды типа Э42 марки АНО-6.

1) Диаметр электрода: dэ =S/2+1=5 (мм)

Принимаем dэ = 5мм для выполнения основной сварки, и 3мм для подварочного шва.

2) Сила сварного тока: Iсв =k· dэ =50·5=250 (А), где k =50 А/мм.

Для электрода dэ=3мм – 150А

3) Длина сварной дуги: Lдуги=0,5·(dэ +2)= 0,5·(5+2)= 3,5 (мм).

4) Напряжение сварки: Uсв =Uак + Lдуги·Uд=12+3·2=18 (В), где:

Uак =10–12 В; Uд =2–3 В; Lдуги = (0,5 – 1,1)dэ

5) Выбираем марку проволоки исходя из механического состава основного металла Св‑08.

6) Масса наплавляемого металла:

Qн =Vн·с;

где Vн – объём наплавляемого металла, с – плотность металла.

Для начала вычислим площадь сечения: F=l·S/2=12·8/2=48 (мм²) = 0,48 (см²)

Вычислим объём наплавляемого металла Vн = F·lшва = 0,48 ·30=14,4(см³), тогда

Qн =Vн·с=14,4 ·7,85=113,04(г.)≈0,11 (кг.), где с=7,85 г./ см³

7) Нормирование расхода электродов при ручной дуговой сварке.

Qэ = Кэ · Qн =1,4·113,04 = 158,26 (г.)≈0,16 (кг)

8) Определим время горения дуги:

t0=Qн/Iсв·бн=158,26 /250·9=0,07 (час), где бн – коэффициент наплавки (г. /А· час).

9) Определим скорость сварки:

н= lшва /t0=0,3/0,07= 4,3 (м/ час)

10) Выберем светофильтр для сварочного тока 250А. Для нас подходит светофильтр марки С‑7.

11) Выберем сварочный трансформатор ТДМ‑180 У2 (I=180A, Uсв = 15B) пределы регулирования Iсв от 50А до 450А.

Техника сварки. Схемы выполняемых движений электрода

Для возбуждения дуги сварщик концом электрода прикасается к металлу, а затем быстро отводит его на 2-4 мм. В этот момент образуется дуга, постоянную длину которой поддерживают во время сварки путем постепенного опускания электрода по мере его расплавления. До момента образования дуги сварщик должен закрыть лицо щитком или шлемом.

Другой способ заключается в следующем: сварщик проводит (чиркает) по поверхности свариваемого металла концом электрода и затем быстро отводит его на небольшое расстояние, возбуждая дугу.

Дугу необходимо поддерживать возможно короткой. При короткой, дуге около шва образуется небольшое количество мелких капель металла, электрод плавится спокойно, давая равномерный - пучок искр, глубина проплавления свариваемого металла получается больше.

Длинная дуга не обеспечивает достаточной глубины проплавления основного металла, а электродный металл при плавлении окисляется и сильно разбрызгивается; в результате получается неровный шов с большим количеством включений окислов.

В случае обрыва дугу возбуждают вновь, тщательно заваривают кратер в том месте, где произошел обрыв дуги, и продолжают сварку шва. При сварке особо ответственных узлов, работающих в условиях знакопеременной нагрузки и подверженных явлению "усталости", не разрешается возбуждать дугу на основном металле вне зоны шва, так как это может привести к "ожогу" поверхности металла и явиться причиной начала последующего разрушения шва в данном месте.

При перемещении электрода прямолинейно вдоль шва без колебательных движений наплавляется узкий (ниточный) валик. При наложении валика электрод следует держать наклонно, под некоторым углом к вертикальной линии, чтобы капли металла, перемещающиеся при расплавлении конца электрода в направлении его оси, попадали в расплавленный металл ванны. Электрод должен быть наклонён в сторону направления сварки. При этом глубина проплавления основного металла получается больше. Угол наклона а с покрытого электрода к вертикали должен составлять 15-20°.

Изменяя наклон электрода, сварщик может регулировать глубину расплавления металла, способствовать лучшему формированию валика шва и влиять на скорость охлаждения ванны.

Узкий валик накладывают при проваре корня шва, сварке тонких, листов, сварке горизонтальных и потолочных швов (независимо от числа слоев). Чем медленнее сварщик перемещает электрод вдоль шва, тем шире получается валик. В узком, но высоком валике объем наплавленного металла невелик, такой валик застывает быстрее, и растворенные в металле не выделившиеся газы могут вызвать пористость шва. Поэтому чаще применяют уширенные валики, которые также менее склонны к образованию кристаллизационных трещин. При выполнении их сварщик сообщает электроду колебательные движения поперек шва, причем конец электрода должен совершать три движения (Рис.6, а): поступательное 1 вдоль оси электрода сверху вниз, поступательное 2 вдоль линии шва и колебательное 3 поперек шва, перпендикулярно его оси. Колебательные движения электрода способствуют прогреву кромок и замедляют остывание сварочной ванны.

Рис.6 . Схема движений электрода:

а – перемещение электрода в трех направлениях; б – наплавка уширенных валиков; I – прямолинейное, II- криволинейное, выпуклостью в сторону сваренного участка, III – то же, выпуклостью в сторону несваренного участка

Схемы движений конца электрода при наплавке уширенных валиков показаны на рис. 6,б. В точках 1, 2 и 3 скорость перемещения электрода уменьшается, что способствует прогреванию кромок. При ручной сварке нормальной считается ширина валика, равная 2,5-3 диаметрам электрода. В этом случае все кратеры расплавленного металла 1, 2, 3 сливаются в одну ванну и обеспечивается наилучшее сплавление основного и наплавленного металла.

При слишком большой ширине валика металл в точке 1 затвердеет к тому моменту, когда дуга возвратится в точку 3, и в этом месте может образоваться непровар. Кроме того, понижается производительность сварки.

На Рис.7 показаны движения концом электрода, необходимые для прогревания кромок и середины шва. Наплавляя валик, сварщик может находиться сбоку от шва и перемещать электрод слева направо или располагаться по оси шва и вести электрод "на себя" или "от себя".

Рис. 7. Основные виды траекторий поперечных движений конца электрода при слабом (а, б), усиленном (в – ж) прогреве свариваемых кромок, усиленном прогреве одной кромки (з, и), прогреве корня шва (к)

После окончания наплавки валика остающийся в конце его кратер должен быть тщательно заварен, чтобы в этом месте не появилась трещина.

При сварке электродами с покрытиями необходимо обеспечить полную и равномерную защиту жидкого металла слоем расплавленного шлака. Шлак должен располагаться позади, дуги, не смешиваться с расплавленным металлом и не затекать вперед дуги, т.е. не попадать на поверхность нерасплавленного металла. Металл поддерживается достаточное время в жидком состоянии, чтобы частицы шлака всплыли на поверхность ванны и шлак успел раскислить металл.

При сварке швов без скоса кромок валик накладывается с небольшим уширением с одной или с обеих сторон стыка. Во избежание непровара необходимо обеспечить расплавление металла обеих кромок по всей толщине.

Провар металла толщиной до 6 мм по всему сечению шва при сварке встык без скоса кромок зависит от правильного выбора тока и диаметра электрода. При соответствующих диаметрах электрода и величине тока обеспечивается полный провар и высокая производительность сварки без скоса кромок металла толщиной от 4 до 8 мм. Подбирать величину тока рекомендуется опытным путем (сваривая пробные планки).

Рис. 8. Сварка стыковых швов:

а – однослойных, б - многослойных

Соединения встык с V-образной подготовкой кромок в зависимости от толщины металла сваривают однослойными или многослойными швами. При сварке в один слой дугу возбуждают в точке а (Рис.8, а) на грани скоса, затем электрод перемещают вниз, проваривают корень шва и выводят дугу на вторую кромку. На скосах кромок движение электрода замедляют для обеспечения достаточного провара, а в корне шва, во избежание сквозного прожога, ускоряют.