Техника выполнения сварных швов различной длины и толщины: Способы сварки швов различной протяженности и большой толщины

Способы сварки швов различной протяженности и большой толщины

Сварочные швы разделяют по такой характеристике, как протяженность. В этом плане, все швы можно разделить на три отдельные группы. Таким образом, имеем:

— короткие швы, протяженностью 250-300 мм;

— швы средней длины, протяженность которых составляет 300-1000 мм;

— длинные швы, длина которых составляет 1000 мм и более.

  Все три категории имеют свои особенности, и поэтому свариваются по-своему. Так, например, короткие швы свариваются от начала к концу лишь в одном направлении. Средние швы сваривают несколькими участками. При этом длина участка выбирается такой, чтобы на нем можно было полностью  выварить два, три, четыре электрода. Сварка участков начинается в центре шва и ведется от средины к ее концам. Или же это происходит обратноступенчатым способом, то есть от одного края к другому.

  Длинные же швы очень широко применяются в таких отраслях, как резервуаростроение. То есть, на тех участках, где необходимо сварить трубы или цистерны большого диаметра, длины и так далее. Например, это также может быть сфера судостроения. В таких случаях, сварка проходит, как правило, вразбивку, при помощи обратноступенчатого способа.

  Также, достаточно распространенной и характерной является сварка металлов большой толщины. Как правило, в этих случаях используются многослойные швы, которые рекомендуют сваривать, так называемым, методом «горка» или же каскадным методом. Во время сварки «горкой» наноситься первый слой шва на участке, длиной около 200-300 мм. После этого, рабочую поверхность очищают, удаляя окалины и шлак, после чего, приступают к нанесению второго слоя. Это делается таким образом, чтобы длина второго слоя была в два раза больше первого. В конце концов, отступив от конца второго слоя, также на 200-300 мм, наноситься третий сварочный шов. Таким образом, образуется сварочный шов, который располагается в обе стороны от центральной точки, при помощи коротких швов.

  Каскадный же метод сварки используется при толщине сварных листов более 25 мм, и данный способ является разновидностью предыдущего метода. Если же вы имеете дело с листами, толщина которых превышает 60 мм, в таком случае целесообразнее пользоваться сварочными автоматами, которые будут сообщать электродной проволоке поперечные и возвратно-поступательные передвижения. Таким образом, сварка металла большой толщины является достаточно трудоемкой, при использовании любого возможного метода сварки.

Сварка швов различной протяженности — Сварка металлов

Сварка швов различной протяженности

Категория:

Сварка металлов

Сварка швов различной протяженности

Сварные швы по протяженности делят на три группы. Протяженность сварных швов имеет большое значение для выбора порядка их выполнения.

Короткие швы сваривают способом «на проход», т. е. непрерывным движением дуги от одного конца шва к другому в одном направлении. При многослойной сварке каждый последующий слой накладывают в направлении, противоположном предыдущему.

Швы средней длины сваривают от середины шва к краям, либо обратноступенчатым способом. Такой порядок наложения швов уменьшает внутренние напряжения и деформации. Деформации, возникающие при наложении двух соседних коротких швов, имеют противоположное направление.

Обратноступенчатый способ сварки заключается в том, что весь шов разбивают на участки длиной 200—300 мм (ступени). Длину участка выбирают такой, чтобы провести сварку целым числом электродов. При сварке тонкого металла участки делают короче, при сварке более толстого — длиннее. Сварку каждого участка (ступени) ведут в направлении, обратном общему направлению сварки. Обратноступенчатый способ сварки имеет несколько разновидностей. Швы средней длины сваривают обратноступенчатым способом от одного конца шва к другому. Сварка каждой ступени производится в направлении предыдущего сваренного участка таким образом, что конец каждой ступени сваривают с началом предыдущей.

Швы большой протяженности сваривают обратноступенчатым способом от середины к краям. Если сварку выполняет один сварщик, то он накладывает швы в очередности, показанной на рис. 1 в.

Рис. 1. Сварка швов различной протяженности:
а — от середины к краям шва; б — обратно-ступенчатым способом от одного конца шва к другому; в, г — обратно-ступенчатым способом от середины к краям шва; д — обрагно-ступенчатым способом от середины к краям шва вразбивку

Способ, показанный на рис. 60 д, предпочтителен, называется он так: обратноступенчатый способ сварки от середины к краям шва вразбивку. Если сварку выполняют два сварщика, то они накладывают швы в очередности, показанной на рис. 1 г.

При сварке обратноступенчатый способом многослойных швов концы участков (ступеней) в смежных слоях не должны совпадать, и их необходимо сдвигать на 15—20 мм, Это делают потому, что в точках начала и конца швов наиболее вероятно появление дефектов (непроваров, шлаковых включений). Каждый последующий слой следует выполнять в направлении, противоположном предыдущему.

Реклама:

Читать далее:

Сварка металла малой толщины

Статьи по теме:

Техника выполнения сварных швов покрытым электродом

Техника выполнения сварных швов

Под техникой выполнения сварных швов понимают выбор режимов сварки и приемы манипулирования электродом.

Возбуждение электрической дуги

  Зажигание дуги является одной из основных операций сварочного процесса. Зажигание производится каждый раз до начала процесса сварки, повторное возбуждение дуги — в процессе сварки при ее обрыве.

Возбуждение сварочной дуги производится путем касания торцом электрода поверхности свариваемого изделия с быстрым последующим отводом торца электрода от поверхности изделия. При этом если зазор не слишком велик, происходит мгновенное появление тока и установление столба дуги. Прикосновение электрода к изделию должно быть кратковременным, так как иначе он приварится к изделию («прилипнет»).

Отрывать «прилипший» электрод следует резким поворачиванием его вправо и влево. Возбуждение дуги может производиться либо серией возвратно-поступательных движений с легким прикосновением к поверхности свариваемого металла и последующим отводом от поверхности изделия на 2-4 мм, либо путем царапающих движений торцом электрода по поверхности изделия, которые напоминают чирканье спички. Используйте наиболее удобный для вас способ.

После возбуждения дуги электрод должен выдерживаться некоторое время Точке начала наплавки, пока не сформируется сварной шов и не произойдет расплавление основного металла. Одновременно с расплавлением электрода необходимо равномерно подавать его в сварочную ванну, поддерживая тем самым оптимальную длину дуги. Показателями оптимальной длины дуги является резкий потрескивающий звук, ровный перенос капель металла через дуговой промежуток, малое разбрызгивание.

Длина дуги значительно влияет на качество сварки. Короткая дуга горит устойчиво и спокойно. Она. обеспечивает получение высококачественного шва, так как расплавленный металл электрода быстро проходит дуговой промежуток и меньше подвергается окислению и азотированию. Но слишком короткая дуга может вызывать «прилипание» электрода, дуга прерывается, нарушается процесс сварки. Длинная дуга горит неустойчиво с характерным шипением. Глубина проплавления недостаточная, расплавленный металл электрода разбрызгивается и больше окисляется и азотируется. Шов получается бесформенным, а металл шва содержит большое количество оксидов.

Если во время сварки по какой-либо причине сварочная дуга погаснет, то применяется специальная техника повторного зажигания дуги, обеспечивающая начало сварки с хорошим сплавлением и внешним видом. При повторном зажигании дуга должна возбуждаться на передней кромке кратера, затем через весь кратер переводиться на противоположную кромку, на только что наплавленный металл, и после этого снова вперед, в направлении проводившейся сварки. Если электрод при повторном зажигании дуги не буде достаточно далеко отведен назад, между участками начала и конца сварки останется углубление. Если же при повторном зажигании электрод отвести слишком далеко назад, то на поверхности сварного валика образуется высокий наплыв.

Положение и перемещение электрода при сварке. В процессе сварки электроду сообщаются следующие движения:

• поступательное по оси электрода в сторону сварочной ванны, при этом для сохранения постоянства длины дуги скорость движения должна соответствовать скорости плавления электрода;
• перемещение вдоль линии свариваемого шва, которое называют скоростью сварки; скорость этого движения устанавливается в зависимости от тока, диаметра электрода, скорости его плавления, вида шва и других факторов;
• перемещение электрода поперек шва для получения шва шире, чем ниточный валик, так называемого уширенного валика.

При слишком большой скорости сварки наплавленные валики получаются узкими, с малой выпуклостью, с крупными чешуйками. При слишком медленной скорости перемещения электрода сварной валик имеет слишком большую выпуклость, шов неровный по форме, с наплывами по краям.

Положение электрода при сварке должно соответствовать рис. 2. Сварка осуществляется в направлении как слева направо, так и справа налево, от себя и на себя.

Рис. 2. Угол наклона электрода: а — в горизонтальной плоскости; б- в вертикальной плоскости.

В конце шва нельзя резко обрывать сварочную дугу и оставлять на поверхности металла кратер, являющийся концентратором напряжений и зоной с повышенным содержанием вредных примесей. Во избежание образования кратера необходимо прекратить перемещение электрода, т. е. произвести задержку на 1-2c, затем сместиться назад на 5 мм и быстрым движением вверх и назад оборвать дугу.

При неправильном завершении сварки в месте окончания шва, где погасла дуга, всегда образуется глубокий кратер. Кратер может служить показателем глубины проплавления, однако в конце сварки и наплавки данные кратеры должны заполняться и завариваться. Это производится путем возбуждения дуги в кратере, установления короткой дуги и выдержки в таком положении электрода, вплоть до заполнения расплавленным металлом кратера. Не рекомендуется заваривать кратер, несколько раз обрывая и возбуждая дугу, ввиду образования оксидных и шлаковых загрязнений металла.

Сварной шов, образованный в результате двух движений торца электрода (поступательного и вдоль линии шва), называют «ниточным». Его ширина при оптимальной скорости сварки составляет (0,8-1,5)dэ. Ниточным швом заполняют корень шва, сваривают тонкие заготовки, выполняют наплавочные работы и производят подварку подрезов.

Для наплавки валика без поперечных колебаний электрода необходимо возбудить дугу, растянуть ее и некоторое время удержать на одном месте для прогрева основного металла. Затем постепенно уменьшать длину дугового промежутка, пока не образуется сварочная ванна соответствующего размера. Она должна хорошо сплавиться с основным металлом до того момента, когда начнется поступательное движение электрода в направлении сварки. При этом рекомендуется выполнять небольшие перемещения электродом вдоль оси шва. Однако большинство сварщиков предпочитают перемещать электрод вдоль оси шва без каких-либо продольных колебаний, определяя скорость сварки по формированию валика.

При наплавке валиков на обратной полярности некоторые электроды имеют склонность к образованию подрезов. Для предотвращения проявления этой тенденции не следует перемещать сварочную дугу, располагающуюся за кратером, пока не будет наплавлено достаточное количество металла, чтобы сварной шов получил требуемый размер и подрез был заполнен наплавленным металлом.

Поперечные колебания электрода по определенной траектории, совершаемые с постоянной частотой и амплитудой и совмещенные с перемещением вдоль шва, позволяют получить сварной шов требуемой ширины. Поперечные колебательные движения конца электрода определяются формой разделки, размерами и положением шва, свойствами свариваемого материала, навыком сварщика. Широкие швы (1,5-5)d3 получают с помощью поперечных колебаний, изображенных на рис. 3.

Рис. 3. Основные способы поперечных движений торца электрода

Для выполнения уширенного валика необходимо установить электрод в положение, показанное на рис. 4. При этом следует иметь в виду, что поперечные колебания совершаются электрододержателем, положение электрода в любой точке шва строго параллельно его первоначальному положению. Угол наклона электрода в вертикальной и горизонтальной плоскости не должен изменяться при колебательных движениях по поверхности шва.

Рис. 4. Положение электрода при наплавке валиков с поперечными колебаниями

Колебания электрода должны производиться с амплитудой, не превышающей три диаметра используемого электрода. Во время процесса формирования валика расплавленный слой должен поддерживаться в расплавленном состоянии. Если перемещать электрод слишком далеко и задерживать его возвращение, то возможны охлаждение и кристаллизация металла сварочной ванны. Это приводит к появлению в металле сварного шва шлаковых включений и ухудшает его внешний вид.

При сварке необходимо внимательно наблюдать за сварочной ванной, следить за ее шириной и глубиной проплавления, при этом не перемещать электрод слишком быстро. В конце каждого перемещения на мгновение останавливать электрод. Амплитуда поперечных колебаний должна быть немного меньше требуемой ширины наплавляемого валика.

При сварке на прямой полярности, как правило, не возникает проблем с подрезами. При сварке на обратной полярности могут возникнуть проблемы с появлением подрезов. Проблему подрезов можно преодолеть путем более длительной выдержки сварочной дуги в крайних точках поперечных перемещений, а также путем выполнения данных перемещений с амплитудой, не превышающей требуемую для получения нужной ширины наплавленного валика.

Выпуклость сварного шва будет меньше, чем при сварке на прямой полярности, проплавление будет более глубоким. Шлака будет несколько меньше, он будет менее текучим и будет закристаллизовываться немного быстрее, чем при сварке на прямой полярности.

На вертикальной поверхности узкие горизонтальные валики наплавляются, как правило, на обратной полярности, при этом сварочный ток не должен быть слишком большим.

Сварка должна производиться на короткой дуге. При сварке следует уделять внимание тому, чтобы металл сварочной ванны не вытекал вниз или не образовывал наплыв на нижней кромке. Для этого необходимо совершать возвратно-поступательные движения электродом в направлении оси сварного шва. Каждый новый валик должен перекрывать ранее наплавленный соседний с ним валик не менее чем на 45-55%. Для предотвращения образования подрезов необходимо производить колебания электрода в пределах выпуклости сварного валика.В большинстве случаев выполнение сварки в вертикальном положении производится снизу вверх, особенно для ответственных стыков. Данная техника сварки широко используется при строительстве трубопроводов высокого давления, в кораблестроении, при сооружении сосудов высокого давления и при строительных работах.

Наплавка узких валиков на поверхность, находящуюся в вертикальном положении, при сварке снизу вверх производится на обратной полярности сварочного тока, при этом сварочный ток не должен иметь слишком высокое значение. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 5. Необходимо использовать возвратно-поступательные перемещения электрода. Наплавка валиков должна производиться при короткой дуге, в верхней части траектории колебаний электрода, дугу следует растягивать, но нельзя допускать ее обрыва в данной области.

Рис. 5. Положение электрода при наплавке узких валиков без поперечных колебаний электрода в вертикальном положении снизу вверх

Подобный тип перемещений электрода позволяет наплавленному металлу кристаллизоваться, образуя ступеньку, на которую наплавляется следующая порция электродного металла. Некоторые сварщики предпочитают поддерживать постоянную сварочную ванну, которую они медленно выводят снизу вверх, применяя при этом небольшие колебательные движения электродом. Данный способ ведения процесса сварки приводит к наплавке валика с большой выпуклостью, а также к появлению вероятности трещин металла сварного шва.

Методика выполнения сварки с продольными колебаниями электрода позволяет получить более плоский с невысокой выпуклостью сварной шов, а также уменьшает опасность возникновения шлаковых включений.

Сварка в вертикальном положении сверху вниз достаточно редко встречается в промышленности, особенно при обычных работах. Область применения данного способа ведения сварочного процесса обычно ограничивается сварочными работами при строительстве магистральных трубопроводов и при сварке тонколистового проката. При наплавке на плоскую поверхность данный способ ведения сварки приводит к получению не очень глубокого проплавления, существует также опасность появления шлаковых включений.

Наплавка узких валиков в вертикальном положении сверху вниз производится на обратной полярности, при этом следует обратить особое внимание на установку сварочного тока. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 6.

Рис. 6. Положение электрода при наплавке узких валиков без поперечных колебаний электрода в вертикальном положении сверху вниз.

В процессе сварки необходимо поддерживать очень короткую дугу, с тем, чтобы шлак не затекал в головную часть сварочной ванны. Поперечные колебания электрода, как правило, не применяются, поэтому скорость перемещения достаточно велика. Этим и объясняется малая ширина наплавленных таким образом валиков, а также их малая выпуклость. Подрезы почти не встречаются.

Сварка с поперечными колебаниями электрода в вертикальном положении очень часто применяется при сооружении трубопроводов высокого давления, сосудов высокого давления, при сварке судовых конструкций, а также при изготовлении металлоконструкций. Данная техника сварки очень часто применяется для сварки многопроходных швов в разделку, а также угловых швов, находящихся вертикальном положении.

Наплавку валиков с поперечными колебаниями электрода в вертикальном положении, как правило, выполняют снизу вверх на обратной полярности сварочного тока. Сварка на прямой полярности в данном положении используется крайне редко. Еще реже производится сварка в положении сверху вниз.

При наплавке валиков с поперечными колебаниями электрода в вертикальном положении сварочный ток не должен быть слишком велик, однако он должен быть достаточным для хорошего проплавления. Положение электрода должно хотя бы приблизительно соответствовать изображенному на рис. 7.

В нижней части соединения наплавляется полка шириной не более 12 мм, при этом смешение электрода от оси сварного шва не должно превышать 3 мм. Перемещение электрода должно производиться по траектории (рис. 7б). Для предотвращения появления подрезов необходимо делать кратковременные остановки электрода во время выхода его на боковые кромки сварного шва.

Рис. 7. Положение электрода при наплавке валиков в вертикальном положении снизу вверх с поперечными колебаниями электрода (а) и траектория движения электрода (б).

Сварку можно также производит путем поддержания постоянного перемещения сварочной ванны, при этом нужно быть очень осторожным, чтобы не допустить вытекания расплавленного металла сварочной ванны. При соблюдении этого условия перемещение электрода вверх может производиться по любой из сторон сварного соединения, при этом необходимо производить <растяжение> сварочной дуги, но не допускать ее обрыва. Нельзя держать сварочную дугу слишком долго вне кратера — это может привести к охлаждению кратера и вызовет избыточное разбрызгивание металла перед швом.

При наплавке валиков на прямой полярности, сварочный ток должен быть несколько выше, чем при сварке на обратной полярности. Поскольку при сварке на прямой полярности выше производительность наплавки, а также больше количество шлака, скорость перемещения электрода должна быть выше. Подрезы не составляют сколь-нибудь значительной проблемы, поэтому отпадает необходимость задержки электрода на боковых поверхностях свариваемых кромок.

Наплавка валиков в вертикальном положении с поперечными колебаниями электрода в вертикальном положении сверху вниз производится на обратной полярности, при этом следует обратить особое внимание на установку сварочного тока. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 8. В процессе сварки необходимо поддерживать очень короткую дугу, с тем, чтобы шлак не затекал в головную часть сварочной ванны. Для предотвращения появления подрезов необходимо делать кратковременные остановки электрода во время выхода его на боковые кромки сварного шва.

Рис. 8. Положение электрода при наплавке валиков в вертикальном положении сверху вниз с поперечными колебаниями электрода (а) и траектория движения электрода (б)

Несмотря на то, что в настоящее время в промышленности взят курс на полное исключение сварки в потолочном положении за счет соответствующего позиционирования, на сегодняшний день каждый сварщик должен уметь вести сварочные работы в этом пространственном положении. Сварка в потолочном положении распространена при строительстве трубопроводов, в судостроении и при строительно-монтажных работах.

Рис. 9. Положение электрода при наплавке узких валиков в потолочном положении

Наплавка узких валиков в потолочном положении может производиться как на обратной, так и на прямой полярности. Величина сварочного тока при обратной полярности такая же, как при сварке в вертикальном положении. При сварке на прямой полярности эта величина несколько выше. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 9. Сварщик должен находиться в таком положении, чтобы иметь возможность наблюдать за наплавкой металла и за сварочной дугой. Особенно это важно при сварке труб, однако часто бывает так, что направление сварки должно быть направлено на сварщика.

Во время процесса сварки на обратной полярности необходимо поддерживать короткую дугу, сварочная ванна не должна быть слишком сильно перегрета. При сварке на прямой полярности длина дуги должна быть несколько длиннее. Небольшие колебания электрода вперед-назад относительно направления сварки служат для предварительного подогрева сварного шва, кроме того, они способствуют предотвращению подтекания расплавленного шлака в головную часть сварочной ванны. Некоторые сварщики при сварке на прямой полярности предпочитают перемещать электрод во время сварки очень маленькими участками, при этом необходимо обращать внимание на опасность получения сварного шва с большой выпуклостью, а также на образование толстой корки шлака. При сварке на прямой полярности опасность появления подрезов практически исключена.

Во многих случаях при выполнении сварных соединений в потолочном положении, возникает необходимость в наплавке валиков с поперечными колебаниями электрода. Это значительно сложнее, чем наплавка узких валиков.

Наплавка валиков с поперечными колебаниями электрода в потолочном положении, производится на обратной полярности. Величина сварочного тока не должна быть слишком большой. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 10а. Большое значение имеет поддержание короткой дуги, а также стабильности дугового промежутка по всей ширине наплавляемого валика.

Наплавку можно производит путем перемещения всей сварочной ванны, однако при этом необходимо быть очень осторожным, чтобы не допустить приобретения расплавленным металлом сварочной ванны слишком высокой текучести, что, в конечном счете, приведет к вытеканию сварочной ванны. Если данное препятствие будет устранено, то электрод можно перемещать вперед вдоль любой из свариваемых кромок (рис. 106). При этом допускается удлинение дуги, без ее обрыва.

Нельзя допускать, чтобы сварочная дуга находилась в кратере больше времени, чем необходимо для его полной заварки. Электрод должен быстро перемещаться поперек лицевой стороны сварного шва, с тем, чтобы не допустить избыточного перегрева металла, наплавленного в средней части сварного шва.

При сварке в потолочном положении могут возникнуть проблемы, связанные с подрезами. Они решаются с помощью задержек электрода на боковых кромках соединения. Рекомендуется не превышать ширины сварного шва свыше 20 мм.

Рис. 10. Положение электрода при наплавке валиков с поперечными колебаниями электрода в потолочном положении (а) и траектория перемещения электрода (б) 

Сварка торцевого соединения в нижнем положении

Торцевые соединения широко применяются в конструкциях сосудов, не подвергаемых воздействию высокого давления. Торцевые соединения — это очень экономичные соединения, но они не выдерживают значительных растягивающих или изгибающих нагрузок. Для выполнения данного соединения требуется мало электродов, поскольку доля наплавленного металла в металле сварного шва мала. Выполнение сварки торцевого соединения не представляет каких-либо затруднений и может производиться в широком диапазоне сварочных режимов, как на прямой полярности, так и на обратной.

Во время сварки для полного охвата всей поверхности соединения рекомендуется производить небольшие поперечные колебания электрода. Однако следует помнить об опасности увлечения такими колебаниями. При излишне широких колебаниях электрода металл начнет свешиваться с краев соединения. Следует быть внимательным при расплавлении обеих кромок и при обеспечении хорошего проплавления.

Сварка стыкового соединения без скоса кромок в нижнем положении

Данный тип сварного соединения широко используется в промышленности для конструкций обычного назначения. При двухсторонней сварке металла, толщина которого не превышает 6 мм, данное соединение будет весьма прочным. Однако, как правило, такие соединения свариваются только с одной стороны. В этом случае прочность будет определяться глубиной проплавления, которая, в свою очередь, зависит от диаметра применяемых электродов, величины сварочного тока, величины зазора между деталями, а также от толщины свариваемых деталей. При односторонней сварке получение полного проплавления без зазора между свариваемыми кромками для металла толщиной свыше 5 мм весьма проблематично.

Сварка стыкового соединения без скоса кромок для обеспечения повышенного тепловложения, производится на обратной полярности. При сварке необходимо обеспечивать возвратно-поступательные перемещения электрода вдоль оси шва. Это будет приводить к предварительному подогреву металла перед сварным швом, сведет к минимуму риск получения прожога и обеспечит вытеснение расплавленного шлака на поверхность сварочной ванны, что исключит вероятность образования неметаллических шлаковых включений в металле сварного шва.

В процессе сварки особенно важно поддержание постоянства скорости и равномерности перемещения электрода вдоль оси шва, а также величины зазора между электродом и изделием (длины дуги). При слишком высокой скорости перемещения электрода шов получается узкий, образуются подрезы. При слишком малой скорости сварки сварочная ванна разогревается до температуры, при которой возможен прожог.

Слишком длинная дуга приводит к ухудшению внешнего вида шва, к ухудшению проплавления, к избыточному разбрызгиванию и низким показателям механических свойств металла сварного шва.

Сварка в нижнем положении таврового соединения (сварка в «лодочку») однопроходным угловым швом

При образовании углового шва во избежание непровара свариваемые поверхности наклоняют к горизонтальной плоскости под углом 45° — сварка «в лодочку» (рис. 11а), а при наклоне под углом 30 или 60° — в несимметричную «одочку» (рис. 116). Сварка производится на повышенных значениях сварочного тока, как на прямой, так и на обратной полярности тока. Сварка на обратной полярности производится короткой дугой, при этом возможно появление подрезов. Положение электрода при сварке должно соответствовать изображенному на рис. 11в

Рис. 11. Положение электрода при сварке «в лодочку»: a — сварка в симметричную «лодочку»; б — сварка в несимметричную ; в — пространственное положение электрода

При начале процесса сварки электрод должен быть выведен на кромку свариваемой пластины. После подогрева кромки пластины растянутой дугой начинается наложение сварного шва требуемой ширины и глубины проплавления. При этом производятся небольшие возвратно-поступательные перемещения электродом в направлении оси сварного шва. Это обеспечивает предварительный подогрев корневой части сварного шва и предотвращает подтекание расплавленного шлака перед головной частью сварочной ванны.

Электрод должен направляться непосредственно в корень сварного шва, нельзя допускать, чтобы сварочная дуга вышла на поверхность пластины за пределами области формирования сварного шва. Не допускается наплавка слишком большого количества металла за один проход.

Сварка в нижнем положении таврового соединения (сварка в «лодочку») многопроходным угловым швом.

Очень часто при сварке таврового соединения в нижней) положении необходимо производить многопроходную сварку. Однопроходные угловые швы должны иметь катеты, которые превышают диаметр используемого электрода не более чем на 1,5-3,0 мм. При многопроходной сварке угловых швов число слоев определяют, исходя из диаметра электрода, при этом толщина каждого слоя не должна превышать (0,8-1,2)dэ.

Поскольку тавровое соединение в нижнем положении образует кромки, подобно стыковому соединению со скосом кромок, сварка может выполняться с использованием техники сварки с поперечными колебаниями электрода, при этом ширина шва не должна превышать (1,5-5)dэ. Если слой сварного шва превышает допустимую ширину шва, то наплавка каждого слоя производится необходимым количеством валиков.

При сварке данного соединения первый проход выполняется электродом толщиной 4-6 мм без поперечных колебаний. Последующие проходы выполняются электродами меньшего диаметра. При сварке этих проходов необходимо применять поперечные колебания электрода, при этом амплитуда колебаний электрода не должна превышать допустимой ширины шва.

При сварке на обратной полярности поддерживается несколько меньшая длина дуги, чем на прямой полярности. При этом необходимо тщательно контролировать процесс сварки, с тем, чтобы избежать появления возможных подрезов. Для этого можно применять задержки электрода в крайних точках амплитуды поперечных колебаний электрода при одновременном тщательном контроле ширины сварного шва и амплитуды поперечных колебаний электрода.

Перед наплавкой каждого слоя или валика необходимо тщательно очищать от шлака поверхность сварного шва, в противном случае неизбежно появление шлаковых включений. В начале и при возобновлении сварки необходимо тщательно заваривать кратеры сварных валиков.

Сварка углового соединения с наружным углом в нижнем положении

Угловые соединения с наружными угловыми швами встречаются намного реже, чем стыковые, нахлесточные и тавровые соединения. Это соединение является в высшей степени технологичным, поскольку его очень просто подготовить к сварке, а параметры режима сварки напоминают применяемые при сварке стыковых соединений со скосом кромок.

Для обеспечения максимальной прочности в сварном соединении необходимо получить проплавление с обратной стороны. Добавление внутреннего углового шва к наружному значительно повышает прочность всего углового соединения. Как уже отмечалось, стоимость подготовки подобного соединения весьма невелика, однако при сварке подобных соединений из металла большой толщины значительную величину затрат составит стоимость электродов.

Сварку углового соединения с наружным углом в нижнем положении выполняют на обратной полярности. При сварке данного соединения положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 12. При первом проходе используется техника сварки, применяемая при наложении узкого шва, без поперечных колебаний. Значение сварочного тока не должно быть слишком большим. Сварной шов при первом проходе должен обеспечить полное проплавление обратной стороны соединения и хорошее сплавление с обеими пластинами. Большое значение для достижения этой цели имеет поддержание короткой дуги.

Рис. 12. Положение электрода при сварке углового соединения с наружным углом в нижнем положении

При выполнении второго, третьего и последующих проходов сварочный ток следует установить на повышенный режим. При выполнении данных проходов используется техника поперечных колебаний электрода. Третий проход должен производиться с более широкой амплитудой колебаний, чем второй. Техника выполнения второго и последующих проходов аналогична выполнению данных проходов при сварке в «лодочку» многопроходным угловым швом.

Во время сварки необходимо следить за ограничением ширины поперечных колебаний электрода. Для устранения подрезов рекомендуется производить кратковременную остановку электрода в крайних точках траектории поперечных колебаний. Удостоверьтесь в том, что достигается хорошее сплавление с ранее наложенными слоями и с обеими поверхностями пластины. Последний проход не должен иметь слишком большую высоту. После каждого прохода необходимо тщательно очистить наплавленный металл от шлаковой корки.

Сварка стыкового соединения со скосом кромок на подкладке в нижнем положении

Данный тип сварного соединения достаточно часто применяется при сварке трубопроводов, сосудов высокого давления и корабельных конструкций.

Сварка данного соединения производится на обратной полярности. Для первого прохода устанавливается невысокое значение сварочного тока. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 13. Сварка производится узким валиком без поперечных колебаний электрода. Во время сварки необходимо следить за тем, чтобы обеспечить хорошее сплавление с подкладкой и поверхностями разделки в корневой части соединения. Поверхность шва должна быть максимально плоской.

Рис. 13. Положение электрода при сварке стыкового соединения со скосом кромок на подкладке в нижнем положении

Второй, третий и последующие проходы могут производиться при повышенных значениях сварочного тока. Перемещение вдоль оси шва не должно быть слишком быстрым, иначе поверхность шва будет неровной, с крупными чешуйками, могут появиться поры. Поперечные перемещения электрода должны ограничиваться требуемой шириной шва. Это обеспечит исключение появления подрезов. Во время сварки важно следить за длиной дуги, тщательно удалять шлак с наложенных слоев, следить за тем, чтобы наложенный сварной шов имел сплавление с предыдущими слоями и со свариваемыми кромками. При наложении последнего слоя используйте кромки разделки в качестве показателя при определении требуемой ширины шва.

Сварка стыкового соединения со скосом кромок в нижнем положении

Данный вид соединения часто встречается при сварке трубопроводов, а также при сварке ответственных соединений.

Сварка данного соединения производится на обратной полярности. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 14.

Рис. 14. Положение электрода при сварке стыкового соединения со скосом кромок в нижнем положении

На рис. 15а показан порядок наложения слоев/валиков при сварке стыкового соединения со скосом кромок в нижнем положении. Первый проход предназначен для сварки корня шва и выполняется обычно электродами диаметром 3 мм, при этом сварочный ток не должен быть слишком велик. Сварка производится на короткой дуге с возвратно-поступательными движениями относительно линии сварного шва, при этом необходимо следить, чтобы сам электрод все время оставался в зазоре корневой области сварного соединения. Во время сварки нельзя допускать прерывания дуги при перемещении электрода вперед и нужно следить за тем, чтобы капли металла не падали перед швом, это может помешать проведению процесса сварки, его продвижению вперед. На обратной стороне стыка должен образовываться небольшой валик. Лицевая поверхность первого прохода должна иметь минимальную выпуклость.

Рис. 15. Сварка стыкового соединения со скосом кромок в нижнем положении: a — порядок наложения слоев; б — траектория движения электрода при выполнении последнего прохода; в — сварное соединение

Второй и последующие проходы производятся при повышенных значениях сварочного тока и электродами большего диаметра. Наплавка производится с поперечными колебаниями электрода, при этом важно обеспечить постоянство и равномерность колебаний и перемещения электрода вдоль оси шва, в противном случае полученный сварной шов будет не однороден по качеству и внешнему виду. Во время сварки необходимо следить за тем, чтобы избежать появления подрезов (рис. 156). Необходимо получить сплавление с ранее наплавленными слоями, а также с боковыми кромками разделки свариваемого изделия. Лицевая сторона второго и последующих слоев должна иметь плоскую поверхность. Необходимо тщательно очищать каждый слой от шлака по всей его длине.

Заключительный проход выполняется тем же типом электрода, что и предыдущие. Техника выполнения такая же, и при выполнении второго и последующих проходов, за исключением того, что при заключительном проходе амплитуда поперечных колебаний электрода будет больше. Для контроля за шириной облицовочного шва необходимо использовать скошенные кромки стыкового соединения. Поверхность облицовочного шва должна быть слегка выпуклой.

Сварка нахлесточного соединения в нижнем положении

Данный тип соединения широко используется в промышленности, в частности в резервуарах, строительных и судовых конструкциях. Нахлесточное соединение очень экономично, оно не требует каких-либо значительных затрат на подготовку и сборку. Максимальная прочность нахлесточного соединения достигается при его двухсторонней сварке угловым швом.

Сварка данного соединения производится как на прямой, так и на обратной полярности, при этом сварочный ток не должен быть слишком большим. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 16.

Рис. 16. Сварка нахлесточного соединения в нижнем положении: a — подготовка соединения к сварке; б — положение электрода при сварке однопроходным швом равных толщин; в — положение электрода при втором и третьем проходе при выполнении многопроходного шва; г — положение электрода при сварке разных толщин

Для сварки нахлесточного соединения в нижнем положении на прямой полярности требуется поддержание очень короткой дуги, а на обратной полярности — еще более короткой. Дуга должна быть сориентирована в направлении корня соединения и горизонтальной поверхности пластины. Во время сварки необходимо совершать, относительно оси сварного, шва небольшие возвратно-поступательные колебания электрода. Это способствует предварительному подогреву соединения перед движущейся сварочной дугой, обеспечивает создание полноразмерной выпуклости и покрывает шлаковой коркой хвостовую часть сварочной ванны.

Абсолютно необходимым для получения качественного соединения является полное проплавление в корне шва и хорошее сплавление с обеими поверхностями двух пластин. При сварке на прямой полярности верхняя кромка верхней пластины имеет тенденцию к прожогу, поэтому при сварке следует постоянно опасаться как недозаполнения наплавленного валика, так и того, что сварочная дуга недостаточно коротка. Подрезы появляются очень редко.

При сварке на обратной полярности следует обратить внимание на поддержание более короткой дуги, а также на устранение возможного подреза, как на плоской поверхности пластины, так и вдоль верхней кромки верхней пластины. Для уменьшения вероятности появления подрезов, перемещение дуги должно быть ограничено размерами сварного шва.

Сварка нахлесточного соединения в горизонтальном положении

Сварка нахлесточного соединения в горизонтальном положении однопроходным угловым швом на прямой полярности часто применяется в конструкциях резервуаров и строительных конструкциях.

При сварке данного соединения сварочный ток не должен быть слишком большим. Электрод необходимо направлять в корень шва. Положение электрода во время сварки должно соответствовать изображенному на рис. 17. Сварку лучше всего производить с небольшими возвратно-поступательными перемещениями электрода в направлении оси сварного шва, можно также применять незначительные поперечные колебания электрода. Сварочная ванна не должна быть слишком перегрета, ибо это приводит к появлению трещин в металле сварного шва.

Рис. 17. Положение электрода при сварке нахлесточного соединения в горизонтальном положении

При сварке следует обращать особое внимание на перемещения электрода, с тем, чтобы не допустить появления прожогов кромки пластины, а также на то, чтобы сварочная дуга не контактировала с поверхностью вертикальной пластины вне пределов сварного шва, в противном случае неизбежно появление подрезов.

Сварка таврового соединения в нижнем положении

Большую долю швов, выполняемых на практике сварщиком, составляют угловые швы, выполняемые в нижнем положении. Технология сварки может включать как однопроходную, так и многопроходную сварку всеми типами электродов. Несмотря на то, что электроды, предназначенные для сварки на обратной полярности, не являются лучшим типом электродов для выполнения однопроходных угловых швов, использование этих электродов в подобных целях является достаточно распространенной практикой.

При сварке таврового соединения в нижнем положении на прямой полярности сварочный ток должен быть достаточным для получения обширной сварочной ванны. При сварке на обратной полярности сварочный ток должен быть несколько меньше. Положение электрода при сварке на прямой полярности должно соответствовать изображенному на рис. 18а, на обратной полярности — рис. 18б.

Рис. 18. Положение электрода при сварке таврового соединения в нижнем положении: a — на прямой полярности; б — на обратной полярности

Электрод должен быть направлен в корень сварного соединения. При сварке на обратной полярности длина дуги должна быть меньше. Перемещение электрода должно производиться равномерно на всем протяжении стыка, не теряя сварочной ванны.

Однако некоторые сварщики предпочитают использовать при этом небольшие возвратно-поступательные перемещения электрода в направлении оси шва. Это может оказать положительное влияние в виде предварительного подогрева свариваемых кромок и корневой части соединения, находящихся перед движущимся электродом, улучшит формирование наплавленного металла на вертикальной плоскости пластины, а также будет способствовать предотвращению подтекания расплавленного шлака в головную часть сварочной ванны. При сварке на прямой полярности подрезы никогда не являются проблемой. Сварка на обратной полярности требует обеспечения повышенных мер по исключению подрезов.

Сварка таврового соединения в нижнем положении многопроходным швом

Крупные угловые швы очень часто выполняются путем многократного наложения узких валиков без поперечных колебаний электрода. В большинстве случаев облицовочный слой или последний валик выполняются без поперечных колебаний электрода, в некоторых случаях требуется, чтобы последний проход выполнялся с поперечными колебаниями. В частности, таковы требования при сварке трубопроводов и сосудов высокого давления. Сварка может выполняться как на прямой, так и на обратной полярности сварочного тока.

При выполнении данного соединения сварочный ток устанавливается таким же, как и при сварке узким однопроходным швом. Положение электрода будет изменяться в зависимости от последовательности наложения слоев (рис. 19а). Перемещение электрода аналогично перемещению при сварке однопроходным швом. Расположение или раскладка валиков по сторонам должны производиться таким образом, чтобы облицовочный слой точно соответствовал заданному размеру катета углового шва. Порядок наложения слоев показан на рис. 19б.

Рис. 19. Положение электрода при сварке таврового соединения многопроходным швом в нижнем положении (а) и порядок наложения слоев (б)

Техника выполнения облицовочного слоя достаточно сложна. Сварочный ток не должен быть слишком мал. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 20а. Чешуйки укладываются в диагональной плоскости. Наложение капель металла производится только при движении электрода вниз. Перемещение электрода вверх должно производиться быстро, на максимально растянутой дуге, но без обрыва дуги.

Рис. 20. Положение электрода при выполнении облицовочного слоя (а) и траектория колебательных движений электрода (б)

Указателями ширины перемещения электрода при сварке облицовочного слоя могут служить две параллельные кромки ранее выполненных сварных валиков. Для предотвращения появления подрезов необходимо проводить задержки электрода на верхней и нижней кромках сварного шва. Необходимо помнить, что при многопроходной сварке требуется тщательная очистка от шлаковой корки каждого наложенного слоя.

При сварке на обратной полярности могут возникнуть значительные затруднения, связанные с появлением подрезов. Избавиться от этих проблем можно всеми ранее описанными способами.

Сварка таврового соединения в нижнем положении многопроходным швом с применением поперечных колебаний электрода

На практике довольно часто встречаются случаи, когда необходимо производить сварку угловых швов большого сечения в нижнем положении. Обычно для этого используют многопроходную сварку с применением техники поперечных колебаний электрода. Наиболее часто такие швы встречаются при судостроительных и монтажных работах.

Сварка данного типа соединения производится на обратной полярности. Сварочный ток устанавливается большим. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 21. Первый проход выполняется так же, как и в случае обычной однопроходной сварки угловых швов. Поверхность первого валика должна быть максимально плоской.

Рис. 21. Положение электрода при сварке таврового соединения многопроходным швом в нижнем положении с применением поперечных колебаний электрода

Второй шов накладывается с поперечными колебаниями электрода поверх первого. Электрод должен направляться на вертикальную пластину, с тем, чтобы обеспечить перенос металла с электрода на эту поверхность. Поперечные колебания электрода не должны выходить за пределы требуемой ширины выполняемого шва. В противном случае возможно появление подрезов. Необходимо обеспечить хорошее сплавление накладываемых швов с поверхностью ранее наплавленных слоев и с поверхностью свариваемой пластины.

Сварка стыкового соединения со скосом кромок на подкладке в горизонтальном положении

Данное соединение, а также пространственное положение, в котором оно находится, очень часто встречается при сварке труб, резервуаров, а также при судостроительных работах.

Сварка производится на обратной полярности как узкими валиками без поперечных колебаний, так и с поперечными колебаниями электрода. Первый проход выполняется на повышенных значениях сварочного тока без поперечных колебаний электрода. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 22. При сварке необходимо обеспечить гарантированное сплавление с подкладкой, а также с кромками корневой части соединения.

Рис. 22. Положение электрода при сварке стыкового соединения со скосом кромок на подкладке в горизонтальном положении

Второй и все последующие проходы могут выполняться с еще большими значениями сварочного тока. Положение электрода при сварке узкими валиками без поперечных колебаний электрода должно соответствовать изображенному на рис. 22. Очень важно, чтобы все швы имели хорошее сплавление с поверхностью ранее наложенных слоев, а также с поверхностью кромок разделки. Необходимо следить за предотвращением появления подрезов.

Сварка стыкового соединения со скосом кромок в горизонтальном положении

Данное соединение, а также пространственное положение, в котором оно находится, очень часто встречается при сварке труб, а также ответственных стыковых соединений. При выполнении некоторых работ иногда предъявляются требования к тому, чтобы данные швы выполнялись с поперечными колебаниями электрода, однако в большинстве случаев применяется сварка узкими валиками без поперечных колебаний электрода.

 

Сварка производится на обратной полярности. Сварочный ток при первом проходе не должен быть слишком велик. Положение электрода при сварке узкими валиками без поперечных колебаний должно соответствовать рис. 23, а при сварке с поперечными колебаниями — рис. 24а.

Рис. 23. Положение электрода при сварке стыкового соединения со скосом кромок в горизонтальном положении: узкими валиками без поперечных колебаний электрода.

При сварке необходимо поддерживать короткий дуговой промежуток, заставляя электродный металл наплавляться непосредственно в зазоре корневой части соединения. При сварке можно использовать возвратно-поступательные перемещения электрода. При перемещениях вперед нельзя допускать, чтобы сварочная дуга обрывалась.

Необходимо во время таких перемещений обеспечить предварительный подогрев металла перед наплавляемым швом. Одновременно следует следить за тем, чтобы расплавленный металл сварочной ванны достаточно быстро застывал и не стекал на нижнюю пластину. На обратной стороне соединения должно быть полное проплавление.

Для второго и последующих проходов сварочный ток может быть значительно увеличен. Можно использовать сварку узкими валиками, без поперечных колебаний. можно также использовать сварку с поперечными колебаниями электрода (рис. 24б). Важно обеспечить гарантированное сплавление всех проходов с поверхностью всех предшествующих проходов, а также с поверхностями свариваемых пластин. Во время сварки необходимо следить за появлением подрезов.

Рис. 24. Положение электрода при сварке стыкового соединения со скосом кромок в горизонтальном положении:  a — сварка с поперечными колебаниями электрода; б — пример поперечных движений торца электрода 

Сварка стыкового соединения со скосом одной кромки в горизонтальном положении

Наиболее часто, при выполнении стыковых соединений в горизонтальном положении скашивают кромку только у верхнего листа. Дугу возбуждают на горизонтальной кромке нижнего листа, перемещают затем на скошенную кромку верхнего листа. Техника сварки ничем не отличается от описанной выше, за исключением порядка наложения слоев.

Сварка нахлесточного соединения в вертикальном положении снизу вверх. При выполнении ответственных сварочных работ с использованием нахлесточных соединений, находящихся в вертикальном положении, как правило, сварку производят снизу вверх. Такая сварка имеет место при выполнении сварочных работ в судостроении, при изготовлении сосудов высокого давления, а также при изготовлении металлоконструкций.

При сварке небольших толщин, а также для выполнения первых проходов в многопроходных сварных швах, выполняемых при сварке нахлесточных соединений, применяются однопроходные угловые швы. При выполнении данных швов необходимо установить не очень большое значение сварочного тока. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 25.

Рис. 25. Положение электрода при сварке нахлесточного соединения в вертикальном положении снизу вверх

На нижней части соединения образуется полка из наплавленного металла, имеющая размеры, соответствующие размерам сварного шва. Следует применять возвратно-поступательные перемещения электрода. При переносе электродного металла следует поддерживать короткую дугу, при переходе вверх дугу следует растянуть, не допуская при этом ее обрыва. Когда электрод находится над сварочной ванной, можно производить небольшие поперечные перемещения электрода. Это способствует лучшему формированию сварного шва. Во время сварки необходимо следить за тем, чтобы перемещения электрода всегда сохранялись в пределах ширины шва таким образом, чтобы кромка верхней пластины не прожигалась, а на плоской поверхности пластины не появлялись подрезы.

Для выполнения сварных швов нахлесточных соединений большой толщины применяется многопроходная или однопроходная сварка с поперечными перемещениями электрода. При многопроходной сварке первый проход выполняется узким валиком без поперечных перемещений электрода. При выполнении второго прохода сварочный ток должен быть достаточным для обеспечения гарантированного проплавления в корневой части соединения и сплавления с кромками. Положение электрода и траектория движения электрода должны соответствовать изображенному на рис. 26а. При этом, сохраняя электрод над поверхностью сварочной ванны, нужно перемещать ее вверх, одновременно сдвигая сварочную ванну в стороны, поочередно то влево, то вправо.

Рис. 26. Положение электрода при сварке нахлесточного соединения в вертикальном положении снизу вверх многопроходным угловым швом (а) и однопроходным угловым швом с поперечным перемещением электрода (б)

Равномерные перемещения сварочной ванны, выполняемые в процессе сварки, позволяют получить ровную, с малой выпуклостью поверхность сварного шва. Кратковременные остановки в крайних точках поперечных колебаний предотвратят появление подрезов, но нужно быть крайне осторожным, чтобы при этом кромка верхней пластины не прожигалась.

Сварку нахлесточного соединения можно производить также однопроходным угловым швом с поперечными колебаниями электрода. Положение электрода и траектория движения электрода должны соответствовать изображенному на рис. 26б. Техника сварки аналогична выполнению второго прохода при многопроходной сварке. Отличие заключается в том, что электрод необходимо располагать под большим углом к нижней пластине и задержки перемещения выполнять только на нижней пластине.

Сварка таврового соединения в вертикальном положении однопроходным угловым швом

Сварка данного соединения часто встречается в производственной практике. Сварка вертикальных стыков чаще всего производится снизу вверх, хотя встречаются и случаи, когда необходимо выполнять сварку сверху вниз. Выбор количества проходов определяется назначением данного соединения, а также толщиной свариваемых пластин.

При выполнении сварки таврового соединения в вертикальном положении однопроходным угловым швом без поперечных перемещений электрода сварочный ток должен быть достаточно большим, с тем, чтобы обеспечить хорошее проплавление в корневой части соединения, а также с поверхностями пластин. Положение электрода должно приблизительно соответствовать изображенному на рис. 27.

Рис. 27. Положение электрода при сварке таврового соединения в вертикальном положении однопроходным угловым швом

Сварка производится на обратной полярности с колебаниями электрода вверх-вниз. В момент переноса электродного металла необходимо поддерживать короткую дугу, при перемещении электрода вверх дугу следует растянуть, однако при этом не допускать обрыва дуги. Необходимо периодически производить отвод электрода от сварочной ванны, с тем, чтобы избежать перегрева свариваемого металла и последующего его растрескивания или вытекания сварочной ванны. Вместе с тем необходимо удерживать сварочную ванну на одном месте, вплоть до момента, пока не будет получено требуемое проплавление, сплавление со свариваемыми кромками и образование сварного шва требуемого контура без подрезов.

Сварку таврового соединения в вертикальном положении можно производить также однопроходным угловым швом с поперечными колебаниями электрода. Положение электрода и траектория движения электрода должны соответствовать изображенному на рис.выполняется без поперечных перемещений электрода или в некоторых случаях с небольшими поперечными колебаниями (рис. 29б).Положение электрода при втором проходе должно соответствовать изображенному на рис. 30. Сварочный ток должен быть достаточным для обеспечения гарантированного проплавления в корневой части соединения и сплавления с кромками.

Рис. 30. Положение электрода при сварке таврового соединения в вертикальном положении многопроходным

Во время сварки необходимо сохранять электрод над поверхностью сварочной ванны, перемещать сварочную ванну вверх, одновременно сдвигая ее в стороны, поочередно то влево, то вправо. Равномерные перемещения сварочной ванны, выполняемые в процессе сварки, позволяют получить ровную, с малой выпуклостью поверхность сварного шва, а кратковременные остановки электрода в крайних точках поперечных перемещений предотвратят появление подрезов. Во время сварки необходимо поддерживать короткую дугу, но избегать касания электрода с расплавленным металлом сварочной ванны.

При использовании электрода большого диаметра необходимо увеличить сварочный ток. Положение электрода при сварке третьего прохода аналогично второму проходу. При применении электрода большого диаметра и при увеличении сварочного тока желательно ускорять перемещение электрода вверх при достижении сварочной ванной крайней точки траектории поперечных колебаний. При этом необходимо обращать внимание на продолжение горения дуги во время всех этих перемещений. При перемещении дуги вверх ее необходимо растягивать. После достаточного охлаждения сварочной ванны электрод возвращается к кратеру, и производится наплавка дополнительного металла.

Во время сварки необходимо поддерживать постоянство ширины траектории поперечных колебаний, следить за тем, чтобы она не превышала ширину законченного шва.

Сварка стыкового соединения со скосом кромок на подкладке в вертикальном положении

Данный тип соединения довольно часто встречается при строительстве трубопроводов, сосудов высокого давления, а также в судовых конструкциях. Сварка производится на обратной полярности снизу вверх.

Первый проход. Сварочный ток должен быть большим. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 31. При сварке используется техника наплавки узких валиков, без поперечных колебаний, в вертикальном положении. Шов должен иметь хорошее сплавление с подкладкой и с поверхностями обеих кромок в своей корневой части.

При сварке необходимо следить за тем, чтобы лицевая поверхность шва была максимально плоской. Если в сварном соединении зазор в корне очень широк, то необходимо сделать два или три прохода, чтобы выполнить подварочный шов. В процессе сварки необходимо обращать внимание на то, чтобы все наложенные слои имели хорошее сплавление друг с другом.

Рис. 31. Положение электрода при сварке стыкового соединения со скосом кромок на подкладке в вертикальном положении

Второй проход. Сварочный ток не должен быть слишком велик. При выполнении шва используется техника сварки с поперечными колебаниями электрода. В качестве направляющих, по которым можно определять ширину этих поперечных колебаний, используются кромки ранее наплавленных валиков. При выполнении сварки необходимо следить за тем, чтобы поверхность сварного шва была плоской, избегать появления подрезов. Сварной шов не должен образовывать острые кромки, поскольку в таких кромках могут образовываться зашлаковки.

Третий проход. Величина сварочного тока должна быть такой, чтобы обеспечивалось как хорошее проплавление и сплавление, так и малая выпуклость сварного шва. Поперечные колебания электрода не должны выходить за пределы скошенных кромок разделки. Во избежание появления подрезов необходима задержка электрода в крайних точках траектории поперечных колебаний. Для предотвращения появления излишней выпуклости сварного шва скорость сварки должна быть достаточно большой.

Сварка стыкового соединения без скоса кромок в вертикальном положении

Сварка данного соединения производится снизу вверх на обратной полярности многопроходным швом. Техника сварки корневого прохода с большим зазором в стыковом соединении без скоса кромок достаточно сложна.

Первый проход. Сварочный ток должен быть не слишком большим, но вместе с тем он должен быть достаточным для гарантированного проплавления корневой части соединения и образования на обратной стороне стыка достаточной выпуклости. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 32. При сварке первого прохода используется техника сварки узкими валиками без поперечных колебаний электрода; Необходимо добиваться получения на обратной стороне корня шва небольшой выпуклости.

Рис. 32. Положение электрода при сварке стыкового соединения без скоса кромок в вертикальном положении

Второй проход. Значение сварочного тока и положение электрода практически не отличаются от аналогичных показателей при сварке первого прохода. Нельзя производить поперечные колебания со слишком большой амплитудой. Скорость перемещения электрода должна быть такой, чтобы не возникала избыточная выпуклость шва и не образовывались подрезы.

Сварка соединения с наружным угловым швом

Данные сварные соединения часто встречаются на практике. Сварка производится на обратной полярности снизу вверх с использованием техники поперечных колебаний электрода, кроме того, благодаря тому, что свариваемые кромки не скошены, в данном случае достаточнонеглубокое проплавление.

Первый проход. Сварочный ток не должен быть слишком велик. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 33. Используется техника выполнения корневого прохода с возвратно-поступательными перемещениями электрода.

Рис. 33. Положение электрода при сварке соединения с наружным угловым швом в вертикальном положении

Второй и третий проходы. Сварочный ток необходимо увеличить по сравнению с первым проходом. Во время сварки необходимо следить за обеспечением хорошего сплавления с ранее наплавленными слоями, а также со свариваемыми кромками основного металла, обращать внимание на возможность появления подрезов. Лицевая поверхность швов должна быть плоской.

Четвертый проход. Значение сварочного тока и положение электрода аналогичны использовавшимся при сварке предыдущих проходов. При сварке использовать технику поперечных колебаний электрода. Лицевая поверхность шва должна иметь небольшую выпуклость. В качестве границы шва использовать кромки пластин.

Рис. 34. Сварка стыкового соединения со скосом кромок в вертикальном положении (а) и траектория движения электрода (б) 

Сварка стыкового соединения со скосом кромок

Данные сварные соединения очень часто встречаются при сварке труб и ответственных стыковых соединений. Сварка производится на обратной полярности снизу вверх многопроходным швом с поперечными колебаниями электрода.

Первый проход. Сварочный ток должен быть достаточно большим. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 34а. Используется техника сварки корневого шва, при которой применяются колебания электрода вверх-вниз. Допускается выполнять сварку с небольшими поперечными перемещениями электрода (рис. 34б).

Перемещения электрода вверх должны производиться на расстояние, не превышающее 50 мм. Необходимо следить, чтобы при этих перемещениях не происходил обрыв дуги. Необходимо обеспечить полное проплавление по всей обратной стороне соединения. Лицевая поверхность шва должна быть максимально плоской.

Второй и третий проходы. Сварочный ток может быть увеличен. Положение электрода аналогично использовавшемуся при сварке первого прохода. Используется техника сварки с поперечными колебаниями электрода. На рис. 34б показана траектория движения электрода. Для получения однородного по качеству и внешнему виду сварного шва следует поддерживать постоянство продольных и поперечных перемещений электрода.

Поперечные перемещения электрода должны производиться быстро, с тем, чтобы предотвратить появление избыточной выпуклости в центральной части сварного шва. На протяжении всего времени сварки необходимо поддерживать короткую дугу, следить за тем, чтобы перемещения электрода оставались в пределах ширины сварного шва. Для предотвращения появления подрезов применять остановки электрода в крайних точках траектории их перемещения.

В некоторых случаях сварку стыкового соединения со скосом кромок можно производить сверху вниз (рис. 35а) или однопроходным швом с поперечными колебаниями (рис. 356). Техника выполнения однопроходным швом аналогична выполнению второго и третьего прохода при многопроходной сварке.

Рис. 35. Сварка стыкового соединения со скосом кромок сверху вниз (а) и траектория перемещения электрода при однопроходной сварке с поперечными колебаниями (б) 

Сварка таврового соединения в потолочном положении однопроходным угловым швом

Данное сварное соединение и положение при сварке очень часто встречается в судостроении и при изготовлении металлоконструкций.

Сварка таврового соединения в потолочном положении однопроходным угловым швом производится на обратной полярности, при этом сварочный ток не должен быть слишком большим. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 36а. Во время сварки используются возвратно-поступательные перемещения электрода. При наплавке металла необходимо поддерживать короткую дугу. При перемещении вперед дуга не должна обрываться.

Рис. 36. Положение электрода при сварке таврового соединения в потолочном положении однопроходным угловым швом

Во время сварки нужно уделять особое внимание обеспечению хорошего сплавления и проплавления в корневой части соединения, а также с боковыми кромками. Нельзя допускать подтекания шлака в головную часть сварочной ванны, для предотвращения появления избыточной высоты и выпуклости сварного шва не допускать перегрева сварочной ванны.

Сварка таврового соединения в потолочном положении многопроходным угловым швом.

При необходимости выполнения сварки угловым швом в потолочном положении больше чем за один проход применяется техника сварки без поперечных колебаний электрода. Сварку выполняют на обратной полярности, при этом сварочный ток не должен быть слишком велик. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 37а.

Рис. 37. Положение электрода при сварке таврового соединения в потолочном положении многопроходным угловым швом (а) и порядок наложения слоев (б)

Последовательность наложения слоев приведена на рис. 37б. У сварщиков, имеющих малый опыт, могут возникнуть некоторые сложности с соблюдением правильных пропорций швов. Однако с опытом эти трудности будут преодолены. Каждый проход должен иметь хорошее сплавление со смежными валиками и с поверхностью свариваемых кромок. Лицевая поверхность каждого прохода должна быть максимально плоской.

Сварка нахлесточного соединения однопроходным угловым швом в потолочном положении

Данное сварное соединение и положение при сварке очень часто встречается при сооружении резервуара и в судостроении. Из-за габаритов и характерных особенностей этих объектов их кантовка для проведения сварки не целесообразна. Большинство подобных работ выполняется на обратной полярности, однако имеются также случаи, когда необходимо сваривать нахлесточное соединение в потолочном положении и на прямой полярности.

Величина сварочного тока при сварке на обратной полярности не должна быть слишком большой. При сварке на прямой полярности величина сварочного тока должна быть несколько выше, чем при сварке аналогичного соединения на обратной полярности. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 38.

Рис. 38. Положение электрода при сварке нахлесточного соединения однопроходным угловым

При сварке можно применять колебательные перемещения электрода в направлении сварки. При перемещении электрода вперед необходимо следить, чтобы не произошло обрыва сварочной дуги. Такие перемещения электрода служат для предварительного подогрева кромок перед наплавкой на них электродного металла и способствуют предотвращению перегрева сварочной ванны, тем самым препятствуют образованию наплывов и избыточной выпуклости. Кроме того, такие перемещения электрода и сварочной дуги вызывают оттеснение шлака в хвостовую часть сварочной ванны. При сварке нельзя допускать выхода сварочной дуги на поверхность верхней пластины, и следует следить, чтобы сварочная дуга при своих перемещениях не выходила за границы наружной поверхности сварного шва.

При сварке на прямой полярности несколько затруднен контроль за шлаком. Сварной шов имеет тенденцию к образованию избыточной выпуклости, а также к вытеканию сварочной ванны на вертикальную поверхность кромки пластины. Подрезы не встречаются.

Сварка таврового соединения многопроходным угловым швом с поперечными колебаниями в потолочном положении

Сварщику в своей практике не раз приходится встречаться с необходимостью выполнения в потолочном положении угловых швов большого сечения электродами большого диаметра.

Первый проход. Сварочный ток должен быть достаточно большим. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 39а. Длина сварочной дуги должна быть небольшой, при сварке необходимо использовать поперечные колебания электрода (рис. 39б). Перемещения электрода должны производиться быстрыми скользящими движениями, в то же время необходимо следить за тем, чтобы при этом не происходило значительное увеличение длины дуги.

Во время проведения сварки нужно обращать внимание на поддержание стабильного горения сварочной дуги, не допускать ее обрыва. После кристаллизации кратера возвратиться к нему и переварить кратер. Это способствует предотвращению перегрева сварочной ванны и появлению трещин в металле сварного шва. Происходит предварительный подогрев корневой части сварного шва до того, как на него будет наплавлен электродный металл. Кроме того, такая техника сварки приводит к оттеснению шлака в верхнюю часть наплавленного металла. Улучшается возможность для контроля за наплавленным металлом и сварочной дугой, предотвращается появление подрезов, наплывов и избыточной выпуклости сварного шва, улучшается внешний вид поверхности сварного шва, она становится более однородной.

Рис. 39. Положение электрода при сварке таврового соединения многопроходным угловым швом с поперечными колебаниями в потолочном положении (а) и траектория движения электрода (б)

Второй проход. Второй проход выполняется так же, как и первый, с тем только отличием, что за второй проход наплавляется большее количество электродного металла. Выполнение второго прохода, как правило, вызывает у сварщиков большие сложности, чем первого.

Сварка стыкового соединения со скосом кромок на подкладке многопроходным швом в потолочном положении.

Данный тип сварного соединения и условия проведения сварки часто встречаются при сварке труб и резервуаров, когда сварка выполняется на кольцевых подкладках.

Первый проход. Сварка производится на обратной полярности. Сварочный ток должен быть достаточно большим. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 40. Для обеспечения хорошего переноса металла необходимо поддержание короткой дуги. Перемещения электрода должны носить скользящий характер. Необходимо обращать внимание на обеспечение гарантированного сплавления в области подкладки и между кромками в корневой части соединения. Лицевая поверхность сварного шва по возможности должна иметь минимальную выпуклость.

Второй и последующие проходы. Сварочный ток остается по-прежнему большим. Сварка производится с использованием техники скользящих перемещений электрода, без поперечных его перемещений. Если металл начинает перегреваться, необходимо удлинить дугу и переместить электрод вперед, пока кратер с перегретой сварочной ванной не остынет.

Рис. 40. Положение электрода при сварке стыкового соединения со скосом кромок на подкладке многопроходным швом в потолочном положении и порядок наложения слоев

Необходимо обеспечить гарантированное сплавление как с поверхностями ранее наплавленных валиков, так и со стенками разделки. Следует обращать внимание на безусловную необходимость очистки от шлака поверхности шва после каждого прохода.

Сварка стыкового соединения без разделки кромок многопроходным швом в потолочном положении

Подобное соединение в таком пространственном положении встречается крайне редко. Выполнить качественно такой сварной шов весьма трудно, для этого необходима определенная тренировка. Сварка производится на обратной полярности.

Первый проход. Сварочный ток не должен быть слишком большим. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 41. Сварочная дуга должна быть короткой. Для обеспечения полного проплавления с обратной стороны электрод должен все время находиться в зазоре между свариваемыми кромками. Кроме того, такое положение электрода обеспечивает сплавление с корневыми кромками свариваемых пластин. При сварке используются возвратно-поступательные перемещения электрода.

Рис. 41. Положение электрода при сварке стыкового соединения без разделки кромок многопроходным швом в потолочном положении

Второй проход. Сварочный ток не должен быть слишком большим. При сварке необходимо поддерживать короткую дугу и производить небольшие колебательные перемещения электрода, выполняемые легкими скольжениями, следить за тем, чтобы поперечные колебания электрода не имели слишком большой ширины.

Сварка стыкового соединения со скосом кромок многопроходным швом в потолочном положении

Данный тип сварного соединения и условия, в которых она выполняется, часто встречается при сварке труб и металлоконструкций из листового проката.

Сварка стыкового соединения со скосом кромок многопроходным швом производится на обратной полярности с поперечными колебаниями электрода. Сварочный ток при первом проходе не должен быть слишком большим, но при этом должен обеспечивать гарантированное проплавление с обратной стороны. Положение электрода должно соответствовать изображенному на рис. 42. Выполнение первого, корневого, прохода аналогично сварке первого прохода в ранее рассмотренных соединениях. Лицевая поверхность сварного шва должна быть плоской. С обратной стороны должен образовываться небольшой валик.

Рис. 42. Положение электрода при сварке стыкового соединения со скосом кромок многопроходным швом в потолочном положении

Второй и последующие проходы. Сварочный ток должен быть несколько больше, чем при первом проходе. Применяется техника сварки с поперечными колебаниями электрода. Перемещения электрода в поперечном направлении должны производиться быстрыми движениями, с тем чтобы в центральной части сварного шва не получалась слишком большая выпуклость. Кроме того, траектория поперечных перемещений электрода не должна выходить за пределы ширины сварного шва.

Для предотвращения появления подрезов используется задержка электрода в крайних точках траектории поперечных колебаний. Необходимо помнить, что подрезы появляются в результате «вылизывания» дугой металла на поверхности пластины с последующим ненаплавлением электродного металла на это место.

суть и назначение, классификация швов в зависимости от длины, схема

ГОСТ 2601-84 «Сварка металлов. Термины и определения основных понятий» классифицирует: сварка обратноступенчатым методом – это сварка, при которой шов выполняется следующими друг за другом участками в направлении, противоположном общему приращению шва.

Обратноступенчатый способ сварки: суть и назначение

Производится несколькими сварщиками одновременно. Применяется для уменьшения деформаций при сварке большой протяжённости и для того, чтобы избежать коробления заготовок от перегрева.

Напряжения и деформации возникают от неравномерного охлаждения или в результате усадки сварочной ванны в процессе охлаждения. Усадка вызывает деформации в прилегающем к ванне металле.

При автоматическом техпроцессе – однослойных швов любой длины, а также при ручной сварке – коротких, до 300 мм, швы заваривают с начала до конца, способ называют – напроход. Обратноступенчатый метод, как правило, подразумевает разбивку на участки от 100 до 300 мм.

Классификация швов в зависимости от длины

Короткими считают участки до 300 мм.

Средними – от 300 до 1000 мм. Дистанцию делят на несколько зон, каждую сваривают в направлении, противоположном предыдущей. Протяжённость соединений выбирают так, чтобы на них уходило от 2 до 3 целых электродов.

Длинные – больше 1000 мм. Делают обратноступенчатым способом от середины к краям. Соединения такой протяжённости применяют в судостроении и при изготовлении резервуаров большого объёма.

Сварка швов различной протяженности: а — от середины к краям шва; б — обратно-ступенчатым способом от одного конца шва к другому; в, г — обратно-ступенчатым способом от середины к краям шва; д — обратно-ступенчатым способом от середины к краям шва вразбивку

Способы выполнения сварочных швов различной длины

Размер каждого захвата определяют так, чтобы ушло целое число электродов. Делают это для того, чтобы сварочная ванна прогревалась равномерно. Если металл тонкий – швы короче, толстый – длиннее. Разновидности обратноступенчатой сварки:

1. Секциями – сварку ведут параллельно и одновременно два сварщика.
2. Каскадом – ступеньками слой за слоем: после первого зачищают и подготавливают поверхность, второй делают длиннее первого. Отступают в сторону 30-40 мм и накладывают третий слой.
3. Горкой – каскады швов ведут навстречу друг другу, образуя горку.

Чтобы избежать деформации, используют электроды большего диаметра и большую величину тока. Вертикальный нахлёсточный и кольцевой тавровый шов делают с двух сторон обратноступенчатым способом.

Заготовки толщиной больше средней соединяют многослойными швами. При этом первый – непрерывный, последующие – обратноступенчатые, секциями. Концы участков в смежных слоях совпадать не должны, их сдвигают на 15-20 мм из-за того, что в конечных точках вероятны шлаковые включения и непровары.

Технология выполнения швов различной протяженности. — Студопедия

Все сварные швы в зависимости от их длины условно разбивают на три группы:
• короткие — до 250 мм • средней длины — от 250 до 1000 мм; • длинные — от 1000 мм и более.
Короткие швы выполняют «на проход» в одном направлении, т. е. при движении электрода от начала шва к концу (рис. а).
При выполнении швов средней длины и длинных возможно деформация изделий. Чтобы избежать этого, швы средней длины выполняют «на проход» от середины к концам (рис. б) или обратноступенчатым способом (рис. в), сущность которого состоит в том, что весь шов разбивают на участки длиной 100-350 мм с таким расчетом, чтобы каждый из них мог быть выполнен целым числом электродов (двумя, тремя и т. д.). При этом переход от участка к участку совмещается со сменой электрода. Каждый участок заваривается в направлении, обратном общему направлению сварки, а последний всегда заваривается «на выход».
Длинные швы выполняют от середины к концам обратноступенчатым способом (рис, г). В данном случае возможно организовать работу одновременно двух сварщиков.

 

Задача. Объясните назначение покрытия на плавящихся электродах.

Покрытия на плавящихся электродах предназначено для:

1. Защиты расплавленного металла от кислорода и азота воздуха при сварке. Это достигается газами, которые образуются из покрытия в зоне дуги.
2. Теплоизоляция расплавленного металла шва. Этим достигается пластичность шва.
3. Обеспечение устойчивого горения дуги, за счет введения в покрытие ионизирующих добавок.
4. Легирование металла шва.

 

Билет № 4

 

Устройство и назначение сварочного трансформатора.

Оборудование и классификация сварочного поста электросварщика.

Задача. Подобрать основные параметры сварки для металла толщиной 8 мм. Сварка в нижнем положении.

Ответы

Вопрос 1. Устройство и назначение сварочного трансформатора.

Для дуговой сварки используют как переменный, так и постоянный сварочный ток. В качестве источника переменного сварочного тока применяют сварочные трансформаторы, а постоянного — сварочные выпрямители и сварочные преобразователи.
Источник питания сварочной дуги – сварочный трансформатор — обозначается следующим образом: Например:
ТДМ-317, где:
Т — трансформатор;
Д — для дуговой сварки;
М — механическое регулирование;
31 — номинальный ток 310 А;
7 — модель.
Сварочный трансформатор служит для понижения напряжения сети с 220 или 380 В до безопасного, но достаточного для легкого зажигания и устойчивого горения электрической дуги (не более 80 В), а также для регулировки силы сварочного тока.
Трансформатор имеет стальной сердечник (магнитопровод) и две изолированные обмотки. Обмотка, подключенная к сети, называется первичной, а обмотка, подключенная к электрододержателю и свариваемому изделию, — вторичной. Для надежного зажигания дуги вторичное напряжение сварочных трансформаторов должно быть не менее 60-65 В; напряжение при ручной сварке обычно не превышает 20-30 В.
В нижней части сердечника находится первичная обмотка, состоящая из двух катушек, расположенных на двух стержнях. Катушки первичной обмотки закреплены неподвижно. Вторичная обмотка, также состоящая из двух катушек, расположена на значительном расстоянии от первичной. Катушки как первичной, так и вторичной обмоток соединены параллельно. Вторичная обмотка — подвижная и может перемещаться по сердечнику при помощи винта, с которым она связана, и рукоятки, находящейся на крышке кожуха трансформатора.
Регулирование сварочного тока производится изменением расстояния между первичной и вторичной обмотками. При вращении рукоятки по часовой стрелке вторичная обмотка приближается к первичной, сварочный ток возрастает. При вращении рукоятки против часовой стрелки вторичная обмотка удаляется от первичной, и сварочный ток уменьшается.

Так же в трансформаторе есть амперметр- показывающий силу тока и вольтметр- показывающий напряжение в сети.

 

2.Сварочным постом называют рабочее место сварщика, оборудованное соответствующей аппаратурой и приспособлениями.
Организация рабочего места электросварщика.
Сварочные посты в зависимости от рода применяемого тока и типа источника питания дуги делятся на следующее виды:
• постоянного тока с питанием от однопостового или многопостового сварочного преобразователя или сварочного выпрямителя;
• переменного тока с питанием от сварочного трансформатора.
Сварочные посты по месту расположения могут быть стационарные и передвижные.
Стационарные посты представляют собой открытые сверху кабины для сварки изделий небольших размеров. Каркас кабины металлический. Стены окрашены в светлые тона огнестойкой краской. Окраска стен в темные тона не рекомендуется, так как она плохо поглощает ультрафиолетовые лучи сварочной дуги. Высота сварочного стола 500-600 мм; крышка стола площадью 1 м², которую изготавливают из листовой стали толщиной около 25 мм. К нижней части крышки или ножки стола приваривают стальной болт, служащий для крепления токопроводящего кабеля от источника тока и для заземления. У стола сбоку имеется два кармана для электродов разных марок. Под ногами у сварщика должен находиться резиновый коврик.
Передвижной пост применяется в случаях сварки изделия крупных форм и необходимости проведения сварки в нестандартных условиях.
Сварочный пост комплектуется: • источником питания;• электрододержателем;• сварочными проводами;• зажимами для токопроводящего провода;• сварочным щитком с защитными светофильтрами;• различными зачистными и мерительными инструментами.
—Кабели и сварочные провода. Применять провод длиной более 30 м не рекомендуется, так как это вызывает значительное падение напряжения в сварочной цепи.Токоподводящий провод соединяется с изделием через специальные зажимы.
Сварщики обеспечиваются средствами личной защиты, спецодеждой.
Одежда сварщика изготавливается из различных тканей, которые должны удовлетворять двум основным требованиям:
• наружная поверхность одежды должна быть огнестойкой и термостойкой;
• внутренняя (изнаночная) поверхность одежды должна быть влагопоглощающей.
Исходя из этих требований одежду для сварщиков — куртку и брюки — шьют из брезента, сукна, замши; иногда ткани комбинируют.
При выполнении сварочных работ сварщик пользуется традиционным инструментом: металлической щеткой для зачистки кромок и удаления шлака; молотком-шлакоотделителем для удаления шлаковой корки; зубилом; рулеткой металлической, угольником, чертилкой.

3.Задача. Подобрать основные параметры сварки для металла толщиной 8 мм. Сварка в нижнем положении.
Выбор диаметра электрода.
Диаметр выбирают по толщине свариваемого металла. В данном случае необходимы электроды двух диаметров, так как шов многослойный.
Для выполнения корневого шва выбирают электрод диаметром 2 мм, а последующие слои выполняют электродами 4 мм.
Силу тока рассчитывают по формуле
I=(20+6D_эл)D_эл.
Для Ø 2 мм I=(20+6D_эл)D_эл=(20+6∙2)∙2=64 А.
Для Ø 4 мм I=(20+6D_эл)D_эл=(20+6∙4)∙4=176 А.
Принимают переменный ток.
Для зажигания дугового разряда нужно иметь от источника питания напряжение 30-60 В, а для горения — 20-40 В.

Билет № 5

Сварка швов в различных пространственных положениях

Сварка швов в различных пространственных положениях

Сварку швов нужно стремиться выполнять в нижнем положении, где создаются наиболее благоприятные условия для получения швов хорошего качества.

Это объясняется тем, что расплавленный металл электрода переносится в ванну в направлении силы тяжести, поверхность сварочной ванны занимает горизонтальное положение. Кроме того, в нижнем положении рабочему удобнее выполнять сварку, легче наблюдать за процессом.

Качество сварного стыкового соединения без скоса кромок обусловлено правильным выбором диаметра электрода и тока. Стыковые соединения с У-образной разделкой кромок в зависимости от толщины металла сваривают однослойными или многослойными швами. На рис. 44 показано место возбуждения дуги и движения торца электрода при сварке за один проход соединения с V-образной разделкой кромок (на ответственных изделиях дуга возбуждается только на кромках). На скосах кромок движение дуги замедляют для получения необходимого провара, а в корне шва ускоряют, чтобы избежать прожога. У изделий, где доступ для сварки возможен с двух сторон, с обратной стороны накладывают подварочный шов, предварительно очистив корень шва от наплывов металла, грата и шлака.

Рис. 44. Возбуждение дуги и траектория движения торца электрода при сварке за один проход соединения с V-образной разделкой кромок

Рис. 45. Порядок наложения швов при многослойной сварке

На рис. 45 цифрами показан порядок наложения швов при многослойной сварке. Сварка швов с Х-образной разделкой не отличается от сварки с-образной разделкой кромок. Для получения качественного шва при многослойной сварке толщина нижележащего слоя не должна превышать 4—5 мм. В этом случае хорошо проплавляется и отжигается металл нижележащего слоя. Площадь поперечного сечения F наплавляемого слоя обычно увязывается с диаметром применяемого электрода.

Угловые швы следует сваривать также в нижнем положении. Такой способ называется сваркой «в лодочку» (рис. 46).

Рис. 46. Сварка «в лодочку»

Рис. 47. Сварка угловых швов

Расплавленный металл электрода при сварке вертикальных швов переносится в ванну в направлении, перпендикулярном силе тяжести. Поэтому качественный шов можно получить только при сварочной ванне небольшого объема. Вертикальные швы завариваются более короткой дугой, тогда вследствие действия сил поверхностного натяжения между расплавленным металлом ванны и каплей электродного металла возникает взаимное притяжение. При переходе металла электрода в сварочную ванну количество жидкого металла в ней увеличивается и под действием силы тяжести металл может вытечь. Во избежание этого электрод необходимо быстро отвести вверх или в сторону, чтобы металл затвердел. На рис. 49 представлены положения электрода в отдельные моменты сварки вертикального шва. Сварка вертикальных швов, как правило, выполняется снизу вверх. Образовавшийся в начале сварки кратер будет удерживать капли расплавленного металла. Электрод может быть наклонен вверх или вниз. При наклоне электрода вниз рабочему легче наблюдать за процессом сварки. Сварка сверху вниз обычно применяется для тонколистового металла. Дуга в этом случае возбуждается при перпендикулярном положении электрода к свариваемой поверхности, а после образования капли металла электрод отклоняется вниз, удерживая короткой дугой расплавленный металл от стекания (рис. 50).

Рис. 49. Положения (а, б, в) электрода при сварке вертикального шва снизу вверх

Горизонтальные швы сваривать труднее, чем вертикальные. Чтобы расплавленный металл не мог стечь, кромки на нижнем листе не скашиваются. С этой же целью сварка начинается на кромке нижнего листа, затем проваривается корень разделки, а после этого дуга переносится на кромку верхнего листа (рис. 51). Порядок сварки горизонтального шва с F-образной разделкой показан на рис. 52. Для сварки вертикальных и горизонтальных швов ток уменьшается на 10—20% по сравнению со сваркой в нижнем положении.

Потолочные швы выполняются труднее всех других, так как расплавленный металл постоянно стремится вытечь из сварочной ванны. Это обстоятельство требует от сварщика поддержания возможно короткой дуги в течение всего процесса сварки. Этапы переноса капли с электрода в сварочную ванну при потолочной сварке показаны на рис. 53. Наклон электрода к направлению сварки должен составлять 10—15° (0,17—0,25 рад). Рекомендуется применять электроды с тугоплавким покрытием. Расплавляясь несколько позже, чем электродный стержень, покрытие образует на конце электрода чехол, который обеспечивает более направленный перенос металла, облегчая тем самым процесс сварки. При сварке потолочных швов ток уменьшается на 20—25% по сравнению со сваркой в нижнем положении.

Рис. 50. Сварка вертикальных швов способом сверху вниз

Рис. 52. Движение электрода при сварке горизонтального шва

Сварка тонколистового металла. Сварку металла толщиной 1,5—3 мм следует вести на постоянном токе обратной полярности. На переменном токе сварка возможна только с применением осцилляторов. Сварка выполняется с периодическими замыканиями дуги через расплавленные капли электродного металла. Основной металл проплавляется на всю глубину и даже немного протекает на обратную сторону.

Сварка швов различной протяженности и толщины. По протяженности швы делятся на короткие (до 300 мм), средней длины (300—1000 мм) и длинные (более 1000 мм). Короткие швы сваривают от начала до конца в одном направлении. Швы средней длины сваривают участками (1—6) от середины к концам шва или об-ратноступенчатым способом (рис. 54). Длину участков подбирают таким образом, чтобы каждый из них можно было сварить целым числом электродов. Для сварки длинных шзов также применяют обратноступенча-1Ь1Н способ, который дает возмолшость хорошо проплавить начальные участки швов и уменьшить коробление изделия.

Рис. 51. Положения (1, 2, 3) электрода при сварке горизонтального шва

Рис. 53. Схема переноса капель металла при потолочной сварке

Рис. 54. Сварка швов средней длины
а — участками от середины к концам; б — обратноступенчатым способом

Рис. 55. Сварка «горкой»

Для наложения длинных швов большой толщины используют способ сварки «горкой» или «каскадом». При сварке «горкой» (рис. 55) на участке длиной 200— 300 мм накладывают первый слой шва в середине. Затем, отступив на 200—300 мм от его начала, заваривают этот отрезок до начала первого слоя, перекрывают первый слой и заканчивают сварку на расстоянии 200— 300 мм от конца первого слоя. В таком же порядке располагают все последующие слои до достижения одним из них расчетной толщины шва. После этого подваривают уже более короткие отрезки на участках, не имеющих еше расчетной толщины шва. При сварке «каскадом» отрезок первого слоя длиной 200—300 мм накладывается в конце шва. После этого сварка выполняется в последовательности, аналогичной сварке «горкой».

Читать далее:
Сварочные флюсы
Сварочные электроды
Общие сведения о сварке арматуры
Противопожарные мероприятия при сварке
Безопасность труда при сварке технологических трубопроводов
Безопасность труда при сварке строительных металлических и железобетонных конструкций
Защита от поражения электрическим током при сварке
Техника безопасности и производственная санитария при сварке
Управление качеством сварки
Статистический метод контроля

Техника сварки и наплавки в нижнем положении

Это положение позволяет получать сварные швы наиболее высокого качества, так как облегчает условия выделения неметаллических включений и газов из расплавленного металла сварочной ванны. Условия формирования металла шва наилучшие, так как расплавленный металл сварочной ванны удерживается от вытекания нерасплавившимися кромками.

Стыковые швы сваривают без разделки кромок или с V-, Х– и U-образным скосом. Стыковые швы без разделки кромок, в зависимости от толщины, сваривают с одной или двух сторон. Необходимо тщательно следить за равномерным расплавлением обеих свариваемых кромок по всей их толщине и особенно стыка между ними в нижней части (корне шва).

Однопроходную сварку с V-образной разделкой кромок обычно выполняют с поперечными колебаниями электрода на всю ширину, чтобы дуга выходила со скоса кромок на необработанную поверхность металла. Однако в этом случае очень трудно обеспечить равномерный провар корня шва по всей его длине, особенно при изменении величины притупления кромок и зазора между ними. Рекомендуемый зазор при сборке стыкового соединения при V-образной разделке зависит от притупления и толщины свариваемого металла. Чем толще металл и больше притупление, тем больше зазор, и наоборот. Прихватки в зазор рекомендуется производить электродами ? 3 мм с минимальной высотой. Протяженность прихваток 10–15 мм. В зависимости от размеров изделия и толщины металла прихватки выполняются по условиям чертежа или технологического процесса, в которых оговорены протяженность и частота прихваток.

При сварке такого шва за несколько проходов обеспечить хороший провар первого слоя в корне разделки гораздо легче. Для этого обычно применяют электроды ? 3–4 мм и сварку ведут без поперечных колебаний. Последующие слои выполняют в зависимости от толщины металла электродом большего диаметра с поперечными колебаниями. Для обеспечения хорошего провара между слоями предыдущие швы и кромки следует тщательно очищать от шлака и брызг металла.

Для зачистки шва от шлака удобно применять специальный инструмент – металлическую щетку, оснащенную маленьким молоточком для сбивания шлаковых наслоений.

Заполнять разделку кромок можно швами с шириной на всю разделку или отдельными валиками (рис. 29). Однослойный однопроходный шов выполняется за один проход (напроход). При сварке металла большой толщины шов выполняют слоями, каждый из которых накладывают за один проход (многослойный) или за несколько проходов (многослойный многопроходный). В многопроходных швах последний валик (поз. 11 на рис. 29, д) для улучшения внешнего вида иногда можно выполнять на всю ширину разделки (декоративный слой).

Рис. 29. Способы выполнения швов различной длины (а – напроход; б – от середины к краям; в – обратноступенчатый) и поперечные сечения многослойных (г) и многопроходных (д) стыковых швов; нумерация соответствует порядку выполнения швов

Сварка за один проход предпочтительнее при ширине шва не более 14–16 мм, так как дает меньше остаточных деформаций. При толщине металла более 15 мм сварка каждого слоя напроход нежелательна. Первый слой успевает остыть, и в нем возникают трещины. Для равномерного прогрева металла по всей длине швы накладывают двойным слоем («горкой»), каскадом или блоками. При каскадном способе заполнения шва двойным слоем второй слой накладывают по неостывшему первому после удаления сварочного шлака в противоположном направлении на длине 200–400 мм. Сварка «горкой» – разновидность каскадного метода. Ее ведут два сварщика одновременно от середины к краям. Оба метода – это обратноступенчатая сварка не только по длине, но и по сечению шва, причем зона сварки всегда остается горячей.

При сварке блоками шов заполняют отдельными ступенями по всей высоте сечения шва. Этот метод применяют при соединении деталей из сталей, закаливающихся при сварке.

Швы с Х– или U-образным скосом кромок по сравнению с V-образным имеют преимущества: в 1,6–1,7 раза уменьшаются объем наплавленного металла и угловые деформации, улучшается провар корня шва. Сварку этих швов выполняют так же, как и с V-образной разделкой, но для уменьшения остаточных деформаций и напряжений желательно накладывать каждый валик или слой попеременно с каждой стороны. Рекомендованный зазор при Х-образной разделке – 3 миллиметра.

При сварке на весу (рис. 30, а) наиболее трудно обеспечить провар корня шва и формирование хорошего обратного валика по всей длине стыка. В этом отношении более благоприятна сварка на плотно прижатой съемной медной или остающейся стальной подкладке (рис. 30, б – в). Последние увеличивают расход металла и не всегда технологичны. В медной подкладке для формирования обратного валика делают формирующую канавку, но могут возникнуть трудности точной установки кромок вдоль формирующей канавки.

Рис. 30. Схема сварки стыковых швов:

а – на весу; б – на медной съемной подкладке; в – на остающейся стальной подкладке; г – с предварительным подварочным швом; д – удаление непровара в корне шва для последующей подварки

Если с обратной стороны возможен подход к корню шва и допустима выпуклость обратной стороны шва, целесообразна подварка корня швом небольшого сечения с последующей укладкой основного шва (рис. 30, г). В некоторых случаях при образовании непроваров в корне шва после сварки основного шва дефект в корне разделывают газовой, воздушно-дуговой строжкой или механическими методами (рис. 30, д) с последующим выполнением подварочного шва.

Сварку угловых швов в нижнем положении можно выполнять двумя приемами. Сварка вертикальным электродом «в лодочку» (рис. 31, а) обеспечивает наиболее благоприятные условия для провара корня шва и его формирования. По существу этот прием напоминает сварку стыковых швов с V-образной разделкой кромок, так как шов формируется между свариваемыми поверхностями. Однако при этом способе требуется тщательная сборка соединения под сварку с минимальным зазором в стыке для предупреждения вытекания в него расплавленного металла.

Рис. 31. Положение электрода и изделия при сварке:

а – «в лодочку»; б – таврового соединения; в – внахлестку; г – углового соединения

При наложении угловых швов наклонным электродом, в т. ч. «в лодочку», сварку лучше вести углом назад. Во избежание непровара и подрезов кромок сварку «в лодочку» лучше выполнять методом опирания электродного покрытия на кромки.

При сварке наклонным электродом (рис. 31, б – г) трудно обеспечить провар шва по нижней плоскости ввиду натекания на нее расплавленного металла и предупредить подрез на вертикальной плоскости из-за стекания расплавленного металла. Поэтому таким способом обычно сваривают швы с катетом до 6–8 мм. При сварке угловых швов наклонным электродом трудно также обеспечить глубокий провар в корне шва, поэтому в односторонних или двусторонних швах без разделки кромок может образоваться непровар, который под нагрузкой послужит началом развития трещин. Для предупреждения этого в ответственных соединениях при толщине металла 4 мм и более необходима односторонняя, а при толщине 12 мм и более – двусторонняя разделка кромок.

Тавровые и угловые швы без скоса кромок с катетами более 10 мм выполняют в один слой поперечными движениями электрода треугольником с задержкой в корне шва. Дугу при этом возбуждают на горизонтальной полке, а не на вертикальной, чтобы избежать натекания металла.

При сварке наклонным электродом многопроходных швов первым выполняют шов на горизонтальной плоскости. Формирование последующего валика происходит с частичным удержанием расплавленного металла сварочной ванны нижележащим валиком.

Наплавка. Наплавка на поверхности изделия выполняется одиночными валиками. Каждый последующий валик необходимо выполнять так, чтобы центр сварочной дуги (электрода) проходил по краю предыдущего валика, перекрывая его на половину или на треть ширины (рис. 32, а). Перед сваркой очередного валика предыдущий валик нужно очистить от шлака и крупных брызг зубилом и металлической щеткой от нагара.

Рис. 32. Наплавка:

а – формирование валиков наплавки; б – выравнивание высоты по краям; 1 – наплавленный металл; 2 – дополнительные валики

Наблюдая за центром дуги, одновременно необходимо следить за краем жидкой ванны, который должен доходить (или чуть-чуть не доходить) до вершины предыдущего валика. Наклон электрода по отношению к изделию и предыдущему валику должен составлять 80–90°. Наклон электрода по отношению к направлению сварки определяется по правилу: «чтобы шлак вперед не забегал и сзади не отставал». Сварочный ток и диаметр электрода, в зависимости от толщины изделия, – максимальные или близкие к максимальным.

При наплавке нужно использовать среднюю длину дуги. При сварке с манипулированием электродом перемещение электрода необходимо производить от центра шва на предыдущий валик и на изделие на равное расстояние. Постоянно следует следить за геометрией, высотой и шириной предыдущего и выполняемого валика.

Для выравнивания высоты по краям наплавленного участка необходимо произвести невысокие дополнительные валики (рис. 32, б). Это поможет добиться минимальных перепадов между валиками, что не потребует механической зачистки перед наплавкой последующего слоя.

При многослойной наплавке жидкотекучий шлак «спешит» занять несовершенство предыдущего слоя (углубления), что вносит дополнительные сложности в процесс сварки. В данном случае после тщательной зачистки предыдущего слоя от шлака необходимо центром дуги обязательно идти по центру углублений, иначе требуется дополнительная зачистка первого слоя от глубоких перепадов между вершинами. В данном случае теряются качество и производительность наплавки.

Высота наплавки каждого слоя зависит от диаметра электрода и не должна превышать ? его диаметра.

Методы и методы сварки: изображения и информация

Используются три кислородно-ацетиленовых метода, которые определяют, где находится пламя по отношению к сварному шву.

Каждый из них подробно описан ниже, включая описания и иллюстрации переднего хэнда (оставьте сварной шов позади и двигайтесь справа налево для правшей), бэкхэнда (пламя направлено в сторону завершенного шва) и углового шва (шов приблизительно треугольного сечения). сечение, используемое в соединении внахлест, соединяющее две поверхности примерно под прямым углом друг к другу).

Типичный метод позиционирования и сварки электродов из углеродистой стали с электродуговым электродом в защитном металлическом корпусе — таблица с подробным описанием различий в методах и технологиях сварки в зависимости от типа соединения и положения сварки

Сварка передним ходом

В этом методе сварочный стержень предшествует горелке. Горелка удерживается под углом примерно 45 градусов к вертикали в направлении сварки, как показано на рисунке 11-4. Пламя направлено в направлении сварки и направлено между стержнем и расплавленной лужей.Это положение обеспечивает равномерный предварительный нагрев кромок пластины непосредственно перед лужей расплава. Перемещая горелку и стержень по противоположным полукруглым траекториям, можно тщательно сбалансировать тепло, чтобы расплавить конец стержня и боковые стенки пластины в равномерно распределенную лужу расплава. Стержень погружают в переднюю кромку ванны, чтобы расплавить достаточно присадочного металла для получения ровного сварного соединения. Тепло, которое отражается от стержня назад, сохраняет металл в расплавленном состоянии. Металл равномерно распределяется по обеим свариваемым кромкам движением наконечника.

Как правило, метод переднего хода рекомендуется для сварки материалов толщиной до 3,2 мм (1/8 дюйма), поскольку он обеспечивает лучший контроль небольшой сварочной ванны, что приводит к более гладкому сварному шву как сверху, так и снизу. Лужа расплавленного металла небольшая, и ею легко управлять. Большая часть сварки труб выполняется с использованием техники переднего хода, даже при толщине стенки 3/8 дюйма (9,5 мм). Напротив, некоторые трудности при сварке более тяжелых листов методом переднего хода составляют:

Края пластины должны быть скошены, чтобы обеспечить широкий V с углом в 90 градусов.Такая подготовка кромок необходима для обеспечения удовлетворительного плавления кромок листа, хорошего проплавления и сплавления металла шва с основным металлом.

Из-за такой широкой буквы V требуется относительно большая лужа расплава. Когда лужа слишком велика, трудно получить хороший стык.

Рисунок 11-4: При прямой сварке углы резака и стержня составляют 45 градусов, если смотреть на оператора, и перпендикулярно (90 градусов к рабочей поверхности, если смотреть с конца заготовки

Метод сварки сзади

При сварке с обратной стороны горелка предшествует сварочному стержню, как показано на рисунке 11-5.

Горелку удерживают под углом примерно 45 градусов к вертикали от направления сварки, при этом пламя направлено на лужу расплава.

Сварочный стержень находится между пламенем и лужей расплава.

В этом положении требуется меньшее поперечное движение, чем при предварительной сварке.

Сварка с обратной стороны Иллюстрация

Углы резака и стержня составляют 45 градусов, если смотреть на оператора перпендикулярно (90 градусов) рабочей поверхности, если смотреть со стороны конца заготовки

Увеличение скорости и лучший контроль лужи возможны при использовании техники обратной руки, когда металл 1/8 дюйма .(3,2 мм) и более толстый, на основе изучения скоростей, обычно достигаемых с помощью этого метода, и большей легкости получения плавления в корне шва.

Сварку с левой стороны можно использовать со слегка уменьшающимся пламенем (легкое ацетиленовое перышко), когда желательно расплавить минимальное количество стали при выполнении соединения.

Повышенное содержание углерода, полученное в результате этого пламени, снижает температуру плавления тонкого слоя стали и увеличивает скорость сварки.

Этот метод увеличивает скорость выполнения соединений труб с толщиной стенки от 1/4 до 5/16 дюйма.(От 6,4 до 7,9 мм) и угол канавки меньше нормального.

При наплавке иногда используется сварка с обратной стороны.

Пример угловой сварки — сварка выполнена методом угловой сварки. Отверстие в средней точке возникает из-за того, что сварщик меняет положение, когда стержень перемещается слишком близко. В результате образовалась шлаковая яма. Во время сварки сохраняйте плотную дугу и правильный угол наклона стержня, чтобы избежать подобных проблем. Некоторое вращательное движение может помочь обеспечить больший контроль

Угловая сварка

Скругление кромок — самый популярный из всех методов сварки, поскольку обычно не требуется никакой подготовки.

В некоторых случаях угловой сварной шов является наименее дорогим, хотя для него может потребоваться больше присадочного металла, чем для сварного шва с разделкой кромок, поскольку затраты на подготовку будут меньше.

Его можно использовать для соединения внахлестку, тройника и углового соединения без подготовки.

Так как они очень популярны, филе широко используется.

На угловых соединениях двойной угловой шов может фактически обеспечить сварное соединение с полным проплавлением.

Использование галтеля для выполнения всех пяти основных соединений показано на рисунке ниже.

Угловые швы также используются вместе со сварными швами с разделкой кромок, особенно для угловых и тройниковых соединений.

Угловая сварка, иллюстрация

Рисунок 11-6: Угловой шов используется, когда два куска металла соединяются вместе без предварительной подготовки металла. Показанное выше применение одинарных и двойных угловых сварных швов

Предполагается, что угловой сварной шов будет иметь ветви равной длины, и, таким образом, поверхность углового шва будет располагаться под углом 45 градусов. Это не всегда так, поскольку скругление может иметь более длинное основание, чем высота, и в этом случае это определяется двумя длинами ножек.

Для скругления под углом 45 градусов или обычного типа прочность скругления основывается на самом коротком или горловом размере, который составляет 0,707 длины ножки. Для галтели с неравными ножками необходимо рассчитать длину горловины, которая представляет собой кратчайшее расстояние между основанием галтели и теоретической поверхностью галтели. При расчете прочности угловых швов арматура не учитывается. Проникновение корня также игнорируется, если не используется процесс глубокого проникновения. Если используется полуавтоматическое или полностью автоматическое нанесение, можно рассмотреть дополнительное проникновение.

В этих условиях размер филе может быть уменьшен, но при этом прочность будет равной. Такое сокращение может быть использовано только при соблюдении строгих процедур сварки. Прочность углового шва определяется площадью его разрушения, которая зависит от размера горловины. Удвоение размера или длины ножки филе удвоит его прочность, так как в два раза увеличиваются размер и площадь горловины. Однако удвоение размера галтели увеличивает его площадь поперечного сечения и вес в четыре раза.Например, скругление 3/8 дюйма (9,5 мм) вдвое прочнее, чем скругление 3/16 дюйма (4,8 мм); однако для скругления 3/8 дюйма (9,5 мм) требуется в четыре раза больше сварочного металла.

При проектировании размер скругления иногда зависит от толщины соединяемых металлов. В некоторых ситуациях минимальный размер галтели должен основываться на практических соображениях, а не на теоретической необходимости дизайна. Прерывистые галтели иногда используются, когда размер минимален, исходя из правил или по практическим соображениям, а не из-за требований к прочности.Многие прерывистые сварные швы основаны на шаге и длине, поэтому металл сварного шва уменьшается вдвое. Большие прерывистые галтели не рекомендуются из-за упомянутого ранее отношения объема к диаметру горловины. Например, скругление 3/8 дюйма (9,5 мм) длиной 6 дюймов (152,4 мм) на шаге 12 дюймов (304,8 мм) (от центра к центру прерывистых сварных швов) может быть уменьшено до непрерывного 3/16 дюйма. . (4,8 мм), и прочность будет такой же, но количество сварочного металла будет вдвое меньше.

Одиночные угловые швы чрезвычайно уязвимы для растрескивания, если корень шва подвергается растягивающей нагрузке. Это касается тройников, угловых соединений и соединений внахлест. Простое средство для таких стыков — сделать двойные галтели, которые не позволяют приложить растягивающую нагрузку к основанию галтели. Это показано на рисунке 11-6. Обратите внимание на стрелку F (сила).

Для угловой сварки требуется другая техника сварки, чем для стыковых соединений, из-за положения свариваемых деталей.Когда сварка выполняется в горизонтальном положении, верхняя пластина имеет тенденцию плавиться раньше, чем нижняя пластина из-за повышения температуры. Однако этого можно избежать, направив пламя больше на нижнюю пластину, чем на край верхней пластины. Обе пластины должны одновременно достичь температуры сварки.

При сварке следует использовать модифицированную технику бэкхенда. Сварочный стержень следует держать в луже между завершенной частью сварного шва и пламенем.Пламя должно быть направлено немного вперед в направлении сварки и направлено на нижнюю пластину. Чтобы начать сварку, пламя должно быть сосредоточено на нижней пластине, пока металл не станет достаточно красным. Затем пламя нужно направить так, чтобы обе пластины одновременно нагрелись до температуры сварки. Важно, чтобы пламя не было направлено прямо на внутренний угол галтели. Это приведет к накоплению чрезмерного количества тепла и затруднит управление лужей.

В этом виде сварки важно, чтобы сплавление происходило во внутреннем углу или в основании соединения.

Угловые сварные соединения — Обзор практики

Угловые сварные соединения, такие как Т-образные, внахлест и угловые соединения, являются наиболее распространенными соединениями в сварном производстве. В общей сложности на них, вероятно, приходится около 80% всех соединений, выполненных дуговой сваркой.

Вероятно, что в большом проценте других методов соединения также используется какая-либо форма углового сварного соединения, включая процессы без плавления, такие как пайка, сварка твердым припоем и пайка.Последние методы выходят за рамки данной статьи.

Нажмите здесь, чтобы увидеть наши последние подкасты по технической инженерии на YouTube .

Хотя угловой сварной шов является очень распространенным явлением, перед его выполнением необходимо учесть ряд аспектов. В этой статье будет рассмотрен ряд тем, относящихся к угловым сварным швам, и есть надежда, что даже самый опытный изготовитель или сварщик в какой-то мере выиграет от этой статьи.

Общие конструкции стыков для угловых швов показаны ниже на Рис.1 .

Рис. 1. Типовые конструкции угловых швов

Элементы углового шва

BS EN ISO 2553 использует следующие обозначения: рис. 2 и 3 показывают.

a = толщина горловины
z = длина ножки
s = толщина горловины глубокого проникновения

Рис. 2. Филе под углом

Рис 3.Филе глубокого проникновения

Профили угловых сварных швов

Угловые швы большего размера или угловые швы увеличенного размера

Рис. 4. Размеры сварного шва в зависимости от требуемой длины ветви или толщины шва

Одной из самых серьезных проблем, связанных с угловыми сварными соединениями, является получение правильного размера сварного шва в соответствии с требуемой длиной полки или толщиной шва ( Рис. 4 ).

Разработчик может рассчитать размер и учесть «коэффициент безопасности», чтобы сварной шов, указанный на производственном чертеже, был больше, чем требуется по конструктивным соображениям.

Размер сварного шва указывается с помощью соответствующего символа сварного шва.

В Великобритании размер сварного шва часто указывается путем ссылки на длину плеча «z» в стандарте EN ISO 2553, где число означает размер сварного шва в миллиметрах, как показано на рис. 5 .

Рис. 5. Спецификация размеров сварного шва (Великобритания)

В Европе обычно определяют расчетную толщину горловины, указанную как «a» ( Рис. 6 ).

Рис. 6. Спецификация размеров сварного шва (Европа)

После выдачи чертежа в цех обычно обнаруживается, что сварщик или инспектор также применяет дополнительный коэффициент безопасности.Также часто можно услышать «добавь еще немного, и он станет сильнее».

В результате получается сварной шов увеличенного размера с длиной опоры, возможно, 8 мм, а не 6 мм, указанным проектировщиком. Эти дополнительные 2 мм представляют собой увеличение объема сварного шва более чем на 80%.

Это в сочетании с уже превышенным размером сварного шва из «запаса прочности» проектировщика может привести к получению сварного шва, который в два раза превышает объем углового шва правильного размера.

Поддерживая размер сварного шва, указанный в чертежном бюро, можно достичь более высоких скоростей сварки, тем самым увеличивая производительность, снижая общий вес продукта, расход расходных материалов и стоимость расходных материалов.

Другое преимущество состоит в том, что в случае большинства процессов дуговой сварки небольшое увеличение скорости перемещения в большинстве случаев приводит к увеличению глубины проплавления корня, так что фактическая толщина горловины увеличивается:

Таким образом, сварной шов увеличенного размера очень дорого производить, он может не иметь «лучшей прочности», требует расточительного использования сварочных материалов и может вызвать другие производственные проблемы, включая чрезмерную деформацию.

Соединения внахлест, сваренные угловыми швами.

Как обсуждалось ранее, сварные швы с увеличенным размером являются обычным явлением, и соединение внахлест не исключение.Дизайнер может указать длину ноги, равную толщине материала, как на Рис.7 .

Рис. 7. Соединение внахлест — длина ветви

Соображения прочности могут означать, что размер углового сварного шва не обязательно должен приближаться к толщине листа. На практике сварной шов может быть дефект и по другим причинам, например:

Рис. 8. Пример, показывающий угловой сварной шов меньшего размера, который в некоторых спецификациях часто называется «без сварки»

Из-за оплавления угла верхней пластины ( рис.8 ), длина вертикального участка уменьшена, что означает, что проектное горло также было уменьшено; поэтому был получен шов меньшего размера. Поэтому необходимо следить за тем, чтобы угол верхней пластины не расплавился. В идеале сварной шов должен быть на расстоянии 0,5-1 мм от верхнего угла ( Рис. 9 ).

Рис. 9. В идеале сварной шов должен быть на расстоянии 0,5–1 мм от верхнего угла

Поэтому разработчик может указать немного меньшую длину ноги по сравнению с толщиной компонента.

Чтобы компенсировать это уменьшение толщины шва, может потребоваться задать угловой шов с глубоким проплавлением. Это количество дополнительного проплавления должно быть подтверждено соответствующими испытаниями сварных швов. Во время производственной сварки также могут потребоваться дополнительные меры контроля, чтобы гарантировать постоянное достижение этого дополнительного проплавления.

В дополнение к уменьшению толщины горловины существует вероятность возникновения дополнительных проблем, таких как перекрытие на носке сварного шва из-за большего размера сварочной ванны ( Рис.10 ) или чрезмерно выпуклая поверхность шва и, как следствие, острые надрезы на носке шва ( Рис. 11 ).

Рис. 10. Перекрытие на носке сварного шва из-за большего размера сварочной ванны

Рис. 11. Чрезмерно выпуклая поверхность шва и, как следствие, острые зазубрины на носке шва

Обе потенциальные проблемы, показанные на рис. 10, и 11, , могут отрицательно повлиять на усталостную долговечность сварного соединения из-за увеличенного угла носка, который действует как большая концентрация напряжений.Корневой провар также обычно снижается в однопроходных сварных швах такой формы.

Плохая подгонка также может уменьшить толщину горловины, как в Рис. 12 . Угол вертикального компонента на эскизе преувеличенно скошен, чтобы проиллюстрировать эту точку.

Рис. 12. Толщина горловины может быть уменьшена из-за плохой подгонки

Сводка

Угловые сварные соединения — это не только наиболее часто используемые сварные соединения, но и одни из самых сложных для сварки с любой реальной степенью прочности.Угловые сварные швы требуют более высокого тепловложения, чем стыковые соединения такой же толщины, и у менее опытных сварщиков это может привести к отсутствию проплавления и / или дефектов плавления, которые не могут быть обнаружены визуальным осмотром и другими методами неразрушающего контроля.

Угловые сварные швы не всегда открыты для объемного неразрушающего контроля, который может рассматриваться как необоснованный из-за трудностей проверки, таких как доступ к месту нахождения пленки в RT, и требующих много времени методов контроля с UT, результаты которых часто бывают трудно интерпретировать.

Методы контроля, такие как визуальный контроль, магнитное испытание и проникающее испытание, относятся только к методам осмотра поверхности. При визуальном контроле большая часть усилий тратится на измерение размера сварного шва, а не на определение других аспектов качества.

Таким образом, угловые сварные соединения намного сложнее сваривать и контролировать объемно. Часто получаемые сварные швы больше, чем они должны быть, или они могут иметь плохую форму, что может отрицательно сказаться на их эксплуатационных характеристиках.

Для преодоления этих трудностей проектировщикам необходимо точно указать наиболее подходящий размер горловины (или длину опоры, или даже оба требования), а сварочный персонал должен стремиться к достижению указанного проектного размера с осторожностью. Сами сварщики также должны быть надлежащим образом обучены и иметь достаточную квалификацию, чтобы иметь возможность поддерживать приемлемое качество сварки, размер сварного шва и наиболее подходящий уровень мастерства.

Эта статья была написана Марком Козенсом Ценг Фвелди из Weld-Class Solutions Ltd .

Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами.

Угловой сварной шов — обзор

Угловой шов

Угловой шов — самый дешевый вид дуговой сварки, поскольку все, что нужно сделать, — это поставить один кусок металла друг на друга и запустить сварочный стержень или пистолет в место соприкосновения металлов . Размер сварного шва не определяется толщиной соединяемых деталей, как в случае стыкового шва; он может быть настолько маленьким или большим, как того требует конструкция или сварщик считает нужным, но есть ограничения на размер по другим причинам.Минимальный размер определяется необходимостью минимального подводимого тепла для предотвращения водородного растрескивания, для получения полного плавления и устранения любых несоответствий между деталями. Максимальный размер ограничен экономичностью сварки, когда стыковой шов выше определенного размера может быть более рентабельным. Большие угловые швы также могут вызвать чрезмерную деформацию. Существенная простота углового шва привела к его широкому использованию во многих типах конструкций. Его размер невозможно проверить с помощью традиционно используемых методов неразрушающего контроля, хотя его внешнюю форму и размер можно измерить; поэтому уверенность в его внутренних размерах и качестве должна основываться на предварительном внимании к сварке, подгонке и соблюдении квалифицированных сварочных процедур.Распределение напряжений в угловом сварном шве усугубляется остаточными напряжениями из-за сварки, но они не принимаются во внимание в большинстве попыток расчета напряжений и прочности угловых швов.

В основе большинства методов расчета прочности углового сварного шва лежит предположение о том, что ключевым параметром, определяющим несущую способность сварного шва, является размер горловины. Особенностью отказов угловых сварных швов вследствие перегрузки является то, что во многих из них излом происходит вдоль плоскости плавления одного или другого из двух соединяемых элементов и очень часто внутри самого материала элемента.Таким образом, кажется, что размер горла — не единственный критерий прочности. Одним из других очевидных факторов влияния является относительная прочность и пластичность металла сварного шва и основного металла; изменяться редко, оба свойства совпадают.

Условно существует три определения торцевых профилей угловых швов, как показано на рис. 6.2; скругление под углом , имеющее плоскую поверхность, выпуклое скругление и вогнутое скругление . Форма, полученная при ручной угловой сварке за один проход, зависит от процесса, расходных материалов, положения и условий сварки, а также от квалификации сварщика.Конечно, можно выполнить многопроходную сварку для получения любого из этих профилей. Теоретическая статическая прочность сварного шва определяется толщиной шва (см. Рис. 6.2), а угловой шов должен иметь полное сплавление вдоль обеих ветвей вплоть до корня, чтобы получить полную потенциальную толщину шва. В сварном шве под углом это расстояние от корня по нормали к поверхности. В случае выпуклого сварного шва это фактически то же самое, то есть расстояние вдоль линии, проходящей через корень, перпендикулярно линии, соединяющей пальцы ног.В вогнутом сварном шве это расстояние от корня до касательной к поверхности шва в центре грани. Большая прочность может быть достигнута при той же длине ветви, если выполняется угловой сварной шов с глубоким проплавлением ; толщина шва здесь измеряется от торца до касательной к корню сварного шва, как показано на рис. 6.2. Это можно сделать с помощью дуговой сварки под флюсом или сварки MAG / MIG с использованием более высоких токов, чем при обычной угловой сварке. Хотя доступны ручные металлические дуговые электроды с глубоким проплавлением, меньше уверенности в стабильности проплавления вдоль стыка при ручной сварке, чем при механизированной сварке.Те же принципы применимы к угловым сварным швам на неравных полках, см. Рис. 6.3.

6.2. Размер горловины углового шва.

6.3. Размеры горловины для угловых сварных швов с неравными полками.

Для угловых сварных швов, соединяющих детали, которые не установлены под прямым углом, а также для угловых сварных швов между закругленными деталями, такими как полые профили, круглые трубы и арматурный стержень, различные стандарты и нормы предоставляют методы расчета эффективной ширины сварного шва.

Расчет напряжения сдвига в угловом сварном шве, вызванного нагрузкой, параллельной сварному шву, является простым; это нагрузка, разделенная на площадь сварного шва, см. рис.6.4.

6.4. Угловой шов с продольной поперечной нагрузкой.

Напряжение сдвига в горловине сварного шва составляет

[6.1] τ // = P // Lt

Это напряжение является одним из двух типов и двух направлений напряжения, которые, как предполагается, существуют в угловом сварном шве. Два имеют суффикс со знаком параллельности //, что указывает на то, что они возникают в результате нагрузки, параллельной длине сварного шва. Два имеют суффикс со знаком перпендикуляра, ⊥, что указывает на то, что они возникают в результате нагрузки, перпендикулярной длине сварного шва, см. ⊥ Рис.6.5. Это просто символы, описывающие тип (нормальное и касательное) и направление напряжения и не представляют собой набор внутренне сбалансированных напряжений.

6.5. Обозначения напряжений для углового шва.

Испытания угловых швов низкоуглеродистой и высокопрочной стали с номинально совпадающим металлом сварного шва показали, что нормальное напряжение σ _// не оказывает заметного влияния на прочность сварного шва. Этот тип напряжения наиболее часто встречается при сварке стенки к полке двутавровой балки при изгибе. Для целей проектирования конструкционных сталей было обнаружено, что три других напряжения могут быть связаны с допустимым напряжением по формуле типа

[6.2] ßσ⊥ + 3τ⊥2 + τ // 2⩽σcandσ⊥⩽σc

, где σ _c может быть допустимым растягивающим напряжением или напряжением в предельном состоянии. Это используется в качестве основы для прочности углового сварного шва в ряде стандартов, в которых значения ß обычно находятся в диапазоне 0,8–0,9 в зависимости от прочности основного металла.

В приведенном выше примере показано, как рассчитывается τ _// , другой простой пример покажет, как вычисляются два других напряжения.

На рис. 6.6 показаны двойные галтели, каждое с толщиной горловины t .Затем с разрешением по вертикали

6.6. Двойной угловой сварной шов под нагрузкой.

[6.3] P⊥ = 2tL2σ⊥ + τ⊥

и по горизонтали мы можем видеть, что

[6.4] σ⊥ = τ⊥

и поэтому

[6.5] σ⊥ = τ⊥ = P22tL

Рассчитанные таким образом напряжения можно поместить в уравнение с соответствующими параметрами β и σ _c , чтобы получить значение t для расчета. Если существует нагрузка, создающая параллельное напряжение сдвига, то это напряжение также можно ввести в уравнение.

Это довольно громоздкая процедура для обычных работ, и часто принято использовать только нагрузку, разделенную на ширину сварного шва, в качестве меры напряжения сварного шва, которое в конструкционных сталях затем сравнивается с допустимым или предельным значением. напряжение сдвига основного металла. Если присутствует параллельная нагрузка, то два напряжения горловины суммируются как результирующий квадратный корень из суммы квадратов.

Если τ _t , это номинальное напряжение в горловине углового сварного шва, тогда

[6.6] τt = P // 2 + P⊥22Lt

Для других материалов могут использоваться более сложные маршруты и соответствующий стандарт или практические правила. следует.

10 советов, которые могут улучшить ваши сварочные навыки

Этот краткий курс практических указателей адаптирован к потребностям любой фермы в ремонте металла.

1. Режимы Glob или Spray для толстой стали

Большинство фермеров могут не осознавать, что регулировка напряжения, силы тока и скорости подачи проволоки на сварочных аппаратах может обеспечить режимы передачи, точно настроенные для толстого металла. По словам Карла Хоэса из Lincoln Electric, ограничивающим фактором для режимов шарового или распыления является то, что их можно использовать только на «металле толщиной ⅛ дюйма и толще и только при выполнении плоских и горизонтальных угловых швов».

Шаровая передача (короткая дуга): Напряжение, сила тока и скорость подачи выше, чем в стандартном режиме короткого замыкания. Это приводит к тому, что большие шарики проволоки выходят из конца проволоки и попадают в сварочную ванну. Этот режим обеспечивает сварку глубокого проплавления на толстом материале, но при этом образуется много брызг.

Распылительная дуга: Вольты, токи и скорость подачи проволоки выше, чем в шаровом режиме. Он производит поток крошечных капель расплава, которые разбрызгиваются по дуге от проволоки к металлу.Для истинного распыления вам потребуется газ, богатый аргоном. Распылительная дуга позволяет использовать проволоку большого диаметра, поэтому осаждается много металла, и получается бусинка великолепного вида. Его можно использовать только для плоских или горизонтальных угловых швов; лужа очень жидкая. Обязательно замените сопло вашего пистолета на устройство длиной около 3 дюймов или больше.

2. Очистить от примесей

«Фермеры обычно не могут должным образом подготовить металл перед сваркой», — говорит Джон Лейснер из Miller Electric.«Это включает удаление краски, ржавчины, грязи и других поверхностных загрязнений, но это также означает шлифовку трещин». Лейснер легко понимает, что подготовка металла — это последнее, о чем вы думаете, когда требуется ремонт сварного шва в разгар сезона или во время кормления скота.

«Я не говорю, что зона ремонта должна быть абсолютно нетронутой», — говорит он, добавляя, что сварные швы алюминия являются исключением (см. Совет № 6 по сварке алюминия). «По крайней мере, ударьте по месту ремонта проволочной щеткой с электроприводом, чтобы удалить ржавчину и грязь.”

Очистка удаляет загрязнения, которые попадают в металл во время сварки; если они останутся, они поставят под угрозу ремонт. Если очистка невозможна, избегайте ремонта с помощью сварочного аппарата MIG. «Используйте сварочный аппарат и стержень 6011. Кроме того, снизьте скорость передвижения. Это дает время пузырькам газа выкипеть из расплавленного сварного шва до того, как эти примеси улавливаются внутри сварного шва », — говорит он.

Водород сварочный враг # 1

Водород — это наихудшая примесь, разрушающая сварные швы.Поскольку водород повсюду (в воде, грязи, ржавчине, краске, навозе, смазке), он представляет собой серьезную проблему для сварщиков. Что можно сделать, чтобы сбить водород? Чистый, чистый и еще чистый. «Водород, наряду с высоким остаточным напряжением и чувствительной к трещинам сталью, может привести к растрескиванию через несколько часов или дней после сварки», — говорит Хоуз из Lincoln Electric. «Высокопрочные стали (обычно используемые в почвообрабатывающих орудиях), толстые металлические секции и ограниченные детали более подвержены водородному растрескиванию».

3.Правила угла, направления и скорости

Одним из удивительных аспектов сварки является то, что даже начинающий сварщик может добиться успеха. Тем не менее, Хоуз и Лейснер предупреждают, что существуют некоторые жесткие правила, обеспечивающие длительный ремонт сваркой.

Тяни или толкай: Здесь правило простое. «Если при этом образуется шлак, вы тянете», — говорит Лейснер. Другими словами, вы перетаскиваете стержень или проволоку при сварке с помощью устройства для сварки стержневой или флюсовой проволокой. В противном случае вы будете проталкивать проволоку сваркой в ​​среде инертного газа (MIG).

Рабочий угол: При сварке проволокой держите пистолет под углом от 10 ° до 15 ° в направлении, в котором продвигается сварной шов. При сварке штангой поддерживайте угол подъема от 20 ° до 30 ° в направлении протягивания. При сварке углового (тройникового) шва держите пруток или проволоку (независимо от процесса сварки) под углом 45 ° между двумя металлическими частями.

Расстояние между дугами: Отрегулируйте скорость движения так, чтобы сварочная дуга оставалась в пределах одной трети сварочной ванны. Для сварки проволокой (сердечник или MIG) соблюдайте рабочее расстояние от ⅜ до ½ дюйма.При сварке штангой соблюдайте расстояние ⅛ дюйма между концом стержня и заготовкой. «Длина дуги не должна превышать диаметр сердечника электрода», — говорит Лейснер.

Скорость: Наблюдайте за сварочными лужами и гребнем (где затвердевает расплавленный металл). По словам Хоэза, при сварке проволокой (MIG или флюсовой сердцевиной) гребень должен находиться примерно на дюйма позади проволочного электрода. При слишком низкой скорости движения образуется широкий выпуклый борт с неглубоким проникновением, что также приводит к отложению слишком большого количества металла.С другой стороны, слишком высокая скорость перемещения создает неглубокий сварной шов, который дает узкий и сильно выпуклый валик. Большинство скоростей движения для различных шарниров значительно ниже 40 дюймов в минуту.

4. Выбор газа MIG

Для сварки MIG предпочтительным надежным защитным газом является 100% углекислый газ (co²). Он экономичен и позволяет получать сварные швы с глубоким проплавлением.

Тем не менее, есть время инвестировать в более дорогие защитные газы, которые включают:

• 75% аргона и 25% co² для получения красивых сварных швов (при 100% co² образуется много брызг) и для сварки при высоких значениях силы тока.
• 85% аргона и 15% co² для сварки толстолистовой стали или металла с большим количеством прокатной окалины или ржавчины.
• 90% аргона и 10% co² для сварки распылением, а также для тяжелых или толстых металлических секций.
• 100% аргон или смесь аргона и гелия для сварки алюминия.
• 90% аргона, 7,5% гелия и 2,5% co² для сварки нержавеющей стали.

5. Список покупок сельскохозяйственных электродов

Множество проданных проводов и стержней затрудняет выбор электродов.Лейснер и Хоуз приводят этот список покупок сельскохозяйственных электродов, которые подходят для большинства ремонтных работ.

Проволока MIG: Хороший общий диаметр проволоки MIG составляет 0,035 (наиболее распространенный) или 0,045 дюйма. Но учитывайте 0,025 дюйма при сварке тонких материалов толщиной дюйма или меньше. Причина в том, что проволока меньшего диаметра более стабильна при сварке при меньшем токе, что обеспечивает меньшую силу дуги и меньшую склонность к прожиганию металла.

Проволока с флюсовым сердечником: Одной из самых популярных проволок с флюсовым сердечником является E71T-1, поскольку «она хороша для сварки в нерабочем положении (вертикальная, потолочная), обеспечивает быстрое застывание шлака и высокую скорость наплавки», — говорит Лейснер.«Если вы выполняете сварку в неправильном положении (потолочный сварной шов), вы можете использовать проволоку E71T-8», — говорит Хоуз. Если вы свариваете металл с покрытием или оцинкованный металл (например, ветвь с зернистостью), используйте проволоку E71T-14, потому что у нее есть сердцевина, которая взрывается в дуге. Это приводит к улетучиванию стальных покрытий, что сводит к минимуму растрескивание и пористость сварных швов. Все эти проволоки обеспечивают более высокую производительность наплавки, чем стержневые электроды, и их шлак удаляется легче.

Электрод-стержень: Пруток общего назначения — это электрод 6011, говорит Лейснер, поскольку он обеспечивает хороший проникающий сварной шов.По его словам, при работе с более толстым материалом, который «требует более глубокого проплавления, используйте электрод 6010».

«Если вы свариваете более тонкую заготовку там, где вам нужно меньше проплавления, перейдите на электрод 6013». Самый распространенный размер стержня — ⅛ дюйма. «Используйте стержень большего диаметра для более толстого металла и стержень меньшего диаметра для более тонкого металла», — советует Хоуз.

6. Сварка алюминия

Растущее присутствие алюминия в сельскохозяйственном оборудовании вызывает необходимость ремонта металла.Хорошая новость заключается в том, что любой сварщик может работать с алюминием, и этому процессу относительно легко научиться. Но есть некоторые правила, которым вы должны следовать, — говорит Хоуз. Эти правила включают:

Купите приводные ролики с U-образной канавкой, которые поддерживают проволоку, но не сминают ее. Держите регулировку ведущего ролика на незакрепленной стороне.

Замените прокладку кабеля на тефлоновую, нейлоновую или аналогичную прокладку.

Используйте только аргон или аргон-гелий.

Выберите алюминиевую присадочную проволоку диаметром 3/16 или 1/6 дюйма.Эти большие провода легче протянуть вниз по кабелю пистолета.

Используйте контактный наконечник примерно на 0,0115 дюйма больше диаметра проволоки.

Удалите жир, масло, навоз или грязь с помощью органического растворителя, такого как ацетон, слабого щелочного раствора, такого как сильное мыло, или обезжиривателя на основе цитрусовых. Избегайте сильных щелочных или кислотных чистящих средств.

Почистите ремонт, используя новую проволочную щетку из нержавеющей стали (используется только при сварке алюминия), чтобы удалить окисленный алюминий, который естественным образом появляется на поверхности металла.Оксиды алюминия плавятся при 3700 ° F, в то время как основной металл плавится при 1200 ° F. Оксиды на ремонтной поверхности препятствуют проникновению присадочного металла.

Разогрейте ремонт до 230 ° F. чтобы минимизировать растрескивание. Делайте прихваточные швы в начале и в конце ремонта, чтобы облегчить предварительный нагрев и предотвратить деформацию.

Используйте короткий пистолет и прямой кабель. Если вы много занимаетесь сваркой алюминия, подумайте о покупке пистолета для катушки.

Вдавите в сварной шов, чтобы уменьшить загрязнение и улучшить покрытие защитным газом.

Сварка горячая и быстрая, используя более высокие значения силы тока и напряжения, а также скорости хода сварочного шва, чтобы предотвратить прожог.

Заполните кратер сварного шва в конце сварного шва. Кратеры — основная причина растрескивания сварных швов алюминия, предупреждает Хоуз. Чтобы заполнить кратер, продолжайте подавать проволоку в конце сварного шва, изменив направление движения назад над сварным швом примерно на 1 дюйм.

7. Секрет ремонта высокопрочной стали

По словам Хоэза, производители все чаще обращаются к использованию трудно свариваемых металлов, таких как высокопрочная сталь, особенно в почвообрабатывающих орудиях, чтобы уменьшить их вес.При ремонте высокопрочной стали очень важно подготовиться, предварительно удалив всю ржавчину, краску, жир и влагу, чтобы добраться до оголенного металла. Затем предварительно прогрейте место ремонта перед сваркой.

«Чем выше содержание углерода в стали (обычно используется в высокопрочных сталях), тем больше требуется предварительного нагрева», — говорит Хоуз. «Предварительный нагрев необходим для предотвращения растрескивания после сварки». При ремонте высокопрочных сталей используйте электрод с малым диаметром и низким содержанием водорода, например стержень 7018, добавляет Лейснер.Наконец, сохраняйте низкую скорость сварочного хода; это сохраняет сварочную ванну в расплавленном состоянии, давая возможность пузырькам газообразного водорода закипеть. В результате получается более качественный сварной шов.

8. Почему трескаются сварные швы?

Hoes говорит, что сварные швы трескаются по одной или нескольким из следующих причин:

• Перед сваркой не зашлифовать трещины до дна.
• Формование бусин меньшего размера. Сварные швы всегда должны быть немного шире, чем глубина.
• Формирование вогнутых или полых бусинок.Такие сварные швы могут привести к растрескиванию посередине валика. Сварные швы всегда должны быть выпуклыми или горбатыми.
• Неправильная очистка ремонта. Если после ремонта оставить ржавчину, краску, жир, грязь или влагу, в сварной шов попадет водород, который может вызвать растрескивание.
• Без предварительного нагрева перед сваркой. Это особенно необходимо, когда свариваемая сталь имеет более высокое содержание углерода или сплава.
• Избегайте использования электродов с низким содержанием водорода для ремонта трудно свариваемых сталей (с высоким содержанием углерода или сплава).
• Невозможность заполнить кратеры в конце сварного шва.
• Неправильное усиление ремонта сварного шва.
• Не накладывать первый валик на многопроходные сварные швы достаточного размера, плоской или выпуклой формы. Это препятствует растрескиванию до тех пор, пока не будут добавлены более поздние бусинки для поддержки.

Лейснер говорит, что жесткие детали более склонны к растрескиванию. Если возможно, приваривайте к свободному концу таких деталей и оставляйте зазор 1/32 дюйма между пластинами для свободного движения усадки при остывании сварного шва.Очистите каждую бусину, пока она еще горячая, чтобы снять напряжение.

9. Сварка вне позиции

Гравитация — ваш враг при работе вне рабочего места, поэтому противодействуйте ее эффектам (особенно при сварке проволокой), используя немного меньшее напряжение и меньшую скорость подачи проволоки, чтобы создать меньшую лужу, — говорит Хоуз. По словам Лейснера, изменение полярности для концентрации тепла на кончике электрода приводит к более холодной сварке, что позволяет сварочной ванне остывать быстрее и предотвращать ее стекание. Вот еще несколько советов от обоих экспертов по сварке в нерабочем положении:

Горизонтальные сварные швы: Уменьшите рабочий угол до 0 ° или 15 °, а затем выполняйте сварку в стабильном темпе, чтобы сварочная ванна оставалась на месте.

Вертикальные сварные швы: На стали толщиной 3/16 дюйма и более выполняйте сварку нисходящим движением. Однако это движение может быть проблемой; сварочная ванна может опередить дугу и стать изолятором, уменьшая проплавление. На стали толщиной 1/16 дюйма и более сваривайте снизу вверх, используя технику из стороны в сторону, перемещая дугу справа в центр, а затем влево, чтобы создать треугольник.

Сварные швы над головой: Уменьшите силу тока и двигайтесь быстро, чтобы сварочная ванна оставалась узкой.Используйте круговые движения и взмахи, чтобы сварочная лужа не вылилась из сварного шва.

10. Когда армировать

Усиление ремонта сваркой «определенно необходимо, если трещина находится в месте, где вы не можете подготовить ее поверхность для сварки», — говорит Лейснер. «Всегда укрепляйте точки, подверженные высоким нагрузкам, например, петли складного оборудования».

Усиление также необходимо, если деталь ломалась более одного раза в том же месте или рядом с тем же местом, что и предыдущий ремонт, добавляет Хоуз.

При армировании обязательно скосите края под углом 30 °, где новый металл встречается со старым. Это обеспечивает лучшее проплавление.

Для более тяжелых участков материала оставьте небольшой участок (пространство) внизу стыка. Для этого сначала скосите края, а затем отшлифуйте нижнюю часть скоса до толщины никеля.

Вот последний совет по усилению. «Материал толщиной более дюйма обычно следует сваривать за несколько проходов», — говорит Лейснер.

Основы сварки MIG: методы и советы для достижения успеха

Для новых операторов сварки важно установить надлежащие методы сварки MIG, чтобы добиться хорошего качества сварки и максимальной производительности. Передовые методы безопасности также являются ключевыми. Однако не менее важно, чтобы опытные сварщики знали основы, чтобы не приобретать привычки, которые могут отрицательно повлиять на качество сварки.

От использования безопасной эргономики до правильного угла наклона горелки MIG, скорости хода сварки и многого другого — хорошие методы сварки MIG обеспечивают хорошие результаты.Вот несколько советов.

Надлежащая эргономика Комфортный сварщик — более безопасный. Надлежащая эргономика должна быть в числе первых основ процесса MIG (конечно, наряду с надлежащими средствами индивидуальной защиты).

Комфортный сварщик — безопаснее. Надлежащая эргономика должна быть в числе первых основ процесса сварки MIG (конечно, наряду с надлежащими средствами индивидуальной защиты). Эргономику можно определить просто как «изучение того, как можно расположить оборудование, чтобы люди могли выполнять работу или другие действия более эффективно и с комфортом».” ¹ Важность эргономики для сварщика может иметь далеко идущие последствия. Окружающая среда на рабочем месте или задача, из-за которой сварщик постоянно дотягивается, перемещается, сжимает или поворачивается неестественным образом и даже остается в статической позе в течение длительного периода времени без отдыха. Все это может привести к повторяющимся стрессовым травмам с пожизненными ударами.

Надлежащая эргономика может защитить сварщиков от травм, а также повысить производительность и рентабельность сварочных операций за счет сокращения отсутствия сотрудников.

Вот некоторые эргономические решения, которые могут повысить безопасность и производительность:

1. Использование сварочного пистолета MIG с блокирующим спусковым крючком для предотвращения «щелчка». Это вызвано приложением давления к спусковому крючку в течение длительного периода времени.

2. Использование сварочного пистолета MIG с поворотной шейкой, чтобы облегчить сварщику движения для достижения стыка с меньшими нагрузками на тело.

3. Держать руки на уровне локтей или немного ниже во время сварки.

4.Располагайте работу между талией и плечами сварщика, чтобы гарантировать, что сварка будет завершена в максимально нейтральной позе.

5. Снижение нагрузки от повторяющихся движений за счет использования пистолетов MIG с задними вертлюгами на кабеле питания.

6. Использование различных комбинаций углов рукоятки, углов шейки и длины шейки для удержания запястья сварщика в нейтральном положении.

Правильный рабочий угол, угол хода и перемещение

Правильный сварочный пистолет или рабочий угол, угол перемещения и техника сварки MIG зависят от толщины основного металла и положения сварки.Рабочий угол — это «отношение между осью электрода и заготовкой сварщика». Под углом перемещения понимается использование либо угла толкания (указывающего в направлении движения), либо угла сопротивления, когда электрод направлен против движения. (Справочник по сварке AWS, 9-е издание, том 2, стр. 184) ² .

Плоское положение

При сварке стыкового соединения (соединение под углом 180 градусов) сварщик должен держать сварочную горелку MIG под рабочим углом 90 градусов (по отношению к заготовке).В зависимости от толщины основного материала поверните пистолет под углом горелки от 5 до 15 градусов. Если соединение требует нескольких проходов, легкое движение из стороны в сторону, удерживаемое на носках сварного шва, может помочь заполнить соединение и минимизировать риск подрезов.

Для Т-образных соединений держите пистолет под рабочим углом 45 градусов, а для соединений внахлест подходит рабочий угол около 60 градусов (15 градусов против 45 градусов).

Горизонтальное положение

В горизонтальном положении сварки хорошо подходит рабочий угол от 30 до 60 градусов, в зависимости от типа и размера соединения.Цель состоит в том, чтобы предотвратить провисание или перекатывание присадочного металла на нижней стороне сварного шва.

Вертикальное положение От использования безопасной эргономики до правильного угла наклона горелки MIG, скорости хода сварки и многого другого — хорошие методы MIG обеспечивают хорошие результаты.

Для тройника сварщик должен использовать рабочий угол немного больше 90 градусов по отношению к стыку. Обратите внимание, что при сварке в вертикальном положении существует два метода: сварка в направлении вверх или вниз.

Направление вверх используется для более толстого материала, когда требуется большее проникновение. Хорошая техника для Т-образного соединения — это перевернутая буква V. Эта техника гарантирует, что сварщик сохраняет однородность и глубину проплавления в корне сварного шва, где встречаются две детали. Эта область является наиболее важной частью сварного шва. Другой способ — это сварка под уклон. Это популярно в трубной промышленности для сварки открытого корня и при сварке тонкостенных материалов.

Положение над головой

Целью при сварке MIG над головой является удержание расплавленного металла шва в стыке.Это требует более высоких скоростей движения, а рабочие углы будут определяться расположением шарнира. Сохраняйте угол хода от 5 до 15 градусов. Любая техника плетения должна быть сведена к минимуму, чтобы бусинка оставалась маленькой. Чтобы добиться наибольшего успеха, сварщик должен находиться в удобном положении по отношению как к рабочему углу, так и к направлению движения.

Вылет проволоки и расстояние от контактного наконечника до рабочей поверхности

Вылет проволоки изменяется в зависимости от процесса сварки.Для сварки коротким замыканием рекомендуется поддерживать вылет проволоки от 1/4 до 3/8 дюйма, чтобы уменьшить разбрызгивание. Более длительный вылет увеличивает электрическое сопротивление, снижает ток и приводит к разбрызгиванию. При использовании струйного переноса дуги вылет должен составлять около 3/4 дюйма.

Правильное расстояние между контактным наконечником и рабочей поверхностью (CTWD) также важно для достижения хороших сварочных характеристик. Используемый CTWD зависит от процесса сварки. Например, при использовании режима переноса распылением, если CTWD слишком короткий, это может вызвать ожоги.Если он будет слишком длинным, это может привести к разрыву сварного шва из-за недостаточного покрытия защитным газом. Для сварки распылением подойдет CTWD 3/4 дюйма, а для сварки коротким замыканием — от 3/8 до 1/2 дюйма.

Скорость сварочного хода

Скорость движения в значительной степени влияет на форму и качество сварного шва. Сварщикам необходимо будет определить правильную скорость сварочного хода, оценив размер сварочной ванны по отношению к толщине шва.

При слишком высокой скорости сварочного хода операторы получат узкий выпуклый валик с недостаточным закреплением на концах сварного шва. Недостаточный провар, деформация и непоследовательный сварной шов вызваны слишком быстрым перемещением. Слишком медленное перемещение может привести к слишком большому нагреву сварного шва, что приведет к получению слишком широкого сварного шва. На более тонком материале это также может вызвать прожиг.

Заключительные мысли

Когда дело доходит до повышения безопасности и производительности, опытный сварщик-ветеран в такой же степени, как и новая сварка, должен установить правильную технику MIG и следовать ей.Это помогает избежать потенциальных травм и ненужных простоев из-за доработки сварных швов низкого качества. Помните, что сварщикам никогда не помешает освежить свои знания о сварке MIG, и в их интересах и в интересах компании продолжать следовать передовым методикам.

1. Словарь Коллинза, «эргономика», collinsdictionary.com/dictionary/english/ergonomics.
2. Справочник по сварке , 9 изд., Vol. 2, Сварочные процессы, часть 1. Американское общество сварщиков: Майами, Флорида., п. 184.

Сварка — SteelConstruction.info

Сварка — это основная деятельность на заводе-изготовителе, которую осуществляют квалифицированные специалисты, работающие в системе управления качеством сварки под контролем ответственного координатора сварки. Он используется для подготовки стыков к подключению в магазине и на месте, а также для крепления других приспособлений и фурнитуры. На заводе-изготовителе для различных видов деятельности используются разные методы сварки.

По сути, в процессе сварки используется электрическая дуга для выработки тепла для плавления основного материала в соединении.Отдельный присадочный материал, поставляемый в качестве расходуемого электрода, также плавится и соединяется с основным материалом, образуя расплавленную сварочную ванну. По мере того, как сварка продолжается вдоль соединения, сварочная ванна затвердевает, сплавляя основной металл и металл сварного шва. Для заполнения стыка или нарастания сварного шва до проектного размера может потребоваться несколько проходов или проходов.

Welding
(Изображение любезно предоставлено William Haley Engineering Ltd.)

[вверх] Принципы дуговой сварки металлом

Терминология области сварного шва

Сварка — это сложное взаимодействие физических и химических наук. Правильное определение металлургических требований и разумное практическое применение являются предпосылкой для успешной сварки плавлением.

В процессе дуговой сварки металлическим электродом используется электрическая дуга для выработки тепла для плавления основного материала в соединении.Отдельный присадочный материал, поставляемый в качестве расходуемого электрода, также плавится и соединяется с основным материалом, образуя расплавленную сварочную ванну. Сварочная ванна подвержена атмосферному загрязнению и, следовательно, нуждается в защите во время критической фазы замерзания жидкости и твердого тела. Защита достигается либо за счет использования защитного газа, за счет покрытия бассейна инертным шлаком, либо за счет комбинации обоих действий.

В процессах с защитным газом от удаленного источника поступает газ, который подается на сварочную дугу через горелку или горелку.Газ окружает дугу и эффективно исключает атмосферу. Точный контроль необходим для поддержания подачи газа с соответствующей скоростью потока, так как слишком большое количество может вызвать турбулентность и засасывать воздух, а может быть настолько же вредно, насколько и слишком мало.

В некоторых процессах используется флюс, который плавится в дуге для образования шлакового покрытия, которое, в свою очередь, покрывает сварочную ванну и защищает ее во время замерзания. Шлак также затвердевает и самораспускается или легко удаляется легким скалыванием. Действие плавления флюса также создает газовый экран для защиты.

По мере того, как сварка продолжается вдоль стыка, сварочная ванна затвердевает, сплавляя основной металл и металл сварного шва. Для заполнения стыка или нарастания сварного шва до проектного размера может потребоваться несколько проходов или проходов.

Тепло от сварки вызывает металлургические изменения в основном материале, непосредственно примыкающем к границе или линии плавления. Эта область изменения известна как зона термического влияния (HAZ). Общая терминология, используемая в области сварного шва, проиллюстрирована справа вверху.

Сварочные операции требуют надлежащего технологического контроля со стороны компетентных сварщиков, чтобы гарантировать достижение проектных характеристик, минимизировать риск дефектных соединений, вызванных низким качеством сварки, и предотвратить образование склонных к образованию трещин микроструктур в ЗТВ.

[вверх] Типы сварных соединений

Большинство конструкционных сварных соединений выполняется на заводе-изготовителе и описывается как стыковые или угловые швы. Сварка на месте также возможна, и руководство по вопросам сварки на месте доступно в GN 7.01.

[вверх] Стыковые сварные швы

Макрос клиновидного стыкового шва
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Стыковые сварные швы обычно представляют собой стыковые соединения в прокатных профилях или стыковые соединения листов на стенках и фланцах, чтобы приспособиться к изменению толщины или компенсировать доступный материал по длине. Положения этих стыковых швов допускаются при проектировании, хотя ограничения доступности материалов или схемы монтажа могут потребовать согласования различных или дополнительных сварных швов.Тройники, приваренные встык, могут потребоваться, если при поперечных соединениях возникают значительные нагрузки или усталость.

Стыковые швы — это сварные швы с полным или частичным проплавлением, выполненные между материалами со скошенными или скошенными кромками. Стыковые швы с полным проплавлением предназначены для передачи всей прочности сечения. Как правило, эти соединения можно сваривать с одной стороны, но по мере увеличения толщины материала желательна сварка с обеих сторон, чтобы уравновесить эффекты деформации, с операцией обратной строжки и / или обратной шлифовки в процессе для обеспечения целостности корень шва.Односторонние стыковые сварные швы с подкладными полосами из керамики или прочной стали обычно используются для соединения больших площадей пластин (например, стальных пластин настила) и там, где есть закрытые коробчатые секции, трубы или элементы жесткости, к которым можно получить доступ для сварки только с одного боковая сторона. Расчетная толщина горловины определяет глубину проплавления, необходимую для швов с частичным проплавлением. Обратите внимание, что соображения усталости могут ограничивать использование сварных швов с частичным проплавлением, особенно на мостах. Руководство по подготовке к сварке доступно в GN 5.01.

Следует приложить все усилия, чтобы избежать стыковой сварки приспособлений из-за затрат, связанных с подготовкой, временем сварки, более высоким уровнем квалификации сварщика и более строгими и трудоемкими требованиями к испытаниям. Кроме того, стыковые швы имеют тенденцию иметь большие объемы наплавленного металла шва; это увеличивает эффект усадки сварного шва и приводит к более высокому уровню остаточных напряжений в соединении. Чтобы уравновесить усадку и распределить остаточное напряжение, минимизируя таким образом деформацию, необходима тщательная последовательность сварочных операций.

Иногда бывает необходимо обработать стыковые сварные швы заподлицо по причинам усталости, или для улучшения дренажа стальных балок, устойчивых к атмосферным воздействиям, или для улучшения режима испытаний. Следует избегать зачистки заподлицо только по эстетическим соображениям, потому что трудно обработать поверхность, чтобы она соответствовала смежной поверхности после прокатки, и результат часто более визуально заметен, чем исходный сварной шов. Кроме того, шлифование представляет собой дополнительную опасность для здоровья и безопасности, которую лучше избегать по мере возможности.Правка стыковых швов до гладкой поверхности обычно не требуется для строительных стальных конструкций, поскольку обычно они не подвержены усталости.

• Пример обработанного стыкового шва с гладкой поверхностью и сливными пластинами

• (изображения любезно предоставлены Mabey Bridge Ltd.)

[вверх] Угловые швы

Макрос однопроходного углового сварного шва
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

В большинстве сварных соединений в зданиях и мостах используются угловые швы, обычно в форме тройника. Обычно они включают в себя концевую пластину, ребро жесткости, подшипники и соединения распорок с катаными профилями или пластинчатыми балками, а также соединения стенки с фланцами на самих пластинчатых балках. Их относительно просто подготовить, сварить и испытать в обычных конфигурациях, при этом главным соображением является сборка стыков.

В S275 полная прочность сталей также развивается в угловых сварных швах и сварных швах с частичным проплавлением с вышележащими угловыми швами при условии, что такие сварные швы симметричны, выполнены с использованием правильных расходных материалов и сумма сварных швов равна толщине элемента, который сварные швы стыкуются.

Размеры сварных швов должны быть указаны на чертежах проекта вместе с любыми специальными требованиями по классификации усталости. BS EN ISO 22553 ^[1] предписывает правила использования символов для детализации сварных соединений на чертежах.

Обращается внимание на тот факт, что в традиционной практике Великобритании для определения размера углового сварного шва обычно используется длина ветви, но это не универсально: в европейской практике используется толщина горловины, а в стандарте BS EN 1993-1-8 ^[2] дает требования относительно размера горла, а не длины ноги.Проектировщик должен быть осторожен, чтобы убедиться, что ясно, какой размер указан, и что все стороны должны знать, что было указано.

[наверх] Процессы

Важными факторами, которые подрядчик по изготовлению металлоконструкций должен учитывать при выборе процесса сварки, являются способность выполнять проектные требования и, с точки зрения производительности, скорость наплавки, которая может быть достигнута, а также рабочий цикл или эффективность процесса. (Эффективность — это отношение фактического времени сварки или дуги к общему времени, в течение которого сварщик или оператор занят выполнением сварочной задачи.Общее время включает настройку оборудования, очистку и проверку выполненного шва.)

Ниже описаны четыре основных процесса сварки, которые регулярно используются при производстве стальных конструкций в Великобритании. Номера процессов определены в BS EN ISO 4063 ^[3] . Различные варианты этих процессов были разработаны для соответствия методикам и возможностям отдельных производителей, и другие процессы также имеют место для конкретных приложений, но выходят за рамки данной статьи.

[вверх] Металлоактивная газовая сварка (MAG), процесс 135

Сварка MAG
(Изображение любезно предоставлено Kiernan Structural Steel Ltd.)

MAG-сварка сплошным проволочным электродом — это наиболее широко используемый процесс с ручным управлением для заводских производственных работ; иногда это называют полуавтоматической сваркой или сваркой CO ₂ . Сплошной проволочный электрод из сплошной проволоки пропускается через устройство подачи проволоки к «пистолету», который обычно удерживается оператором и управляется им. Питание подается от выпрямителя или инвертора по соединительным кабелям к устройству подачи проволоки и кабелю горелки; электрическое подключение к проводу осуществляется через контактный наконечник на конце пистолета.Дуга защищена защитным газом, который направляется в зону сварки через кожух или сопло, окружающее контактный наконечник. Защитные газы обычно представляют собой смесь аргона, диоксида углерода и, возможно, кислорода или гелия.

Хорошая производительность наплавки и рабочий цикл можно ожидать от процесса, который также можно механизировать с помощью простых моторизованных кареток. Газовая защита может быть сдута сквозняками, что может вызвать пористость и возможные вредные металлургические изменения в металле сварного шва.Таким образом, этот процесс лучше подходит для заводского производства, хотя он используется на месте, где могут быть предусмотрены эффективные укрытия. Он также более эффективен в плоском и горизонтальном положениях; Сварные швы в других положениях наплавляются с более низкими параметрами напряжения и силы тока и более подвержены дефектам плавления.

Металлоактивная газовая сварка (МАГ), процесс 135

Металлоактивная газовая сварка (MAG), процесс 135

MAG-сварка электродом с флюсовой сердцевиной, процесс 136 представляет собой разновидность, в которой используется то же оборудование, что и MAG-сварка, за исключением того, что плавящийся проволочный электрод имеет форму трубки малого диаметра, заполненной флюсом.Преимущество использования этих проволок заключается в том, что можно использовать более высокие скорости наплавки, особенно при сварке в вертикальном положении (между двумя вертикальными поверхностями) или в верхнем положении. Наличие тонкого шлака помогает преодолевать силу тяжести и позволяет наносить сварные швы в местах с относительно высокими током и напряжением, тем самым уменьшая возможность дефектов плавления. Добавки флюса также влияют на химию сварного шва и, таким образом, улучшают механические свойства соединения.

[вверху] Ручная дуговая сварка металлом (MMA), процесс 111

Этот процесс остается наиболее универсальным из всех сварочных процессов, но его использование в современной мастерской ограничено.Трансформаторы переменного тока, выпрямители постоянного тока или инверторы подают электроэнергию по кабелю на электрододержатель или клещи. Проволочный электрод с флюсовым покрытием (или «стержень») вставляется в держатель, и сварочная дуга возникает на кончике электрода, когда он ударяется о заготовку. На острие электрода плавится, образуя ванну расплава, которая сплавляется с основным материалом, образуя сварной шов. Флюс также плавится, образуя защитный шлак и создавая газовый экран, предотвращающий загрязнение сварочной ванны по мере ее затвердевания.Добавки флюса и сердечник электрода используются для влияния на химический состав и механические свойства сварного шва.

Обычно используются электроды с основным покрытием, контролируемым водородом. Эти электроды необходимо хранить и обращаться с ними в соответствии с рекомендациями производителя расходных материалов, чтобы сохранить их низкие водородные характеристики. Это достигается либо путем использования сушильных шкафов и подогреваемых колчанов для хранения и обработки продукта, либо путем приобретения электродов в герметичных упаковках, специально разработанных для поддержания низкого уровня водорода.

Недостатками процесса являются относительно низкая скорость осаждения и высокий уровень отходов, связанных с непригодными для использования концевыми штырями электродов. Тем не менее, он остается основным процессом для сварки на стройплощадке и для труднодоступных мест, где громоздкое оборудование не подходит.

Ручная дуговая сварка металлом (MMA), процесс 111

Ручная дуговая сварка металлом (MMA), процесс 111

[вверх] Дуговая сварка под флюсом (SAW), процесс 121

Оперативная сварка под флюсом
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Это, вероятно, наиболее широко используемый процесс для сварки угловых швов перемычки между стенкой и фланцем и стыковых сварных швов на линии толстой пластины для получения отрезков длины фланца и стенки. В процессе процесса непрерывный провод подается через контактный наконечник, где он обеспечивает электрический контакт с мощностью от выпрямителя, в зону сварки, где он изгибается и образует ванну расплава. Сварочная ванна заполняется флюсом, подаваемым из бункера. Флюс, непосредственно покрывающий расплавленную сварочную ванну, плавится, образуя шлак и защищая сварной шов во время затвердевания; излишки флюса собираются и повторно используются.По мере остывания шва шлак замерзает и отслаивается, оставляя высококачественные профильные швы.

Этот процесс по своей природе более безопасен, чем другие процессы, так как дуга полностью покрывается во время сварки, отсюда и термин дуга под флюсом. Это также означает, что требования к личной защите меньше. Высокая производительность наплавки — особенность процесса, поскольку он обычно механизируется на портальных установках, тракторах или другом специализированном оборудовании. Это позволяет контролировать параметры и дает рекомендации по точному размещению сварных швов.

Сварка под флюсом (SAW), процесс 121

Сварка под флюсом (SAW), процесс 121

[вверх] Приварка шпилек методом вытяжной дуги 783

Композитные мосты требуют приваривания соединителей со срезными шпильками к верхнему фланцу пластинчатых или коробчатых балок и в других местах, где требуется композитное воздействие стали на бетон, например.грамм. на интегральных абатментах. В зданиях композитные балки требуют приваривания соединителей срезных шпилек к элементам либо непосредственно к верхнему фланцу, либо чаще через постоянный настил из оцинкованной стали на композитных полах, где верхний фланец балки остается неокрашенным.

• Приварка шпильки к балке моста
  (Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

• Приварка шпилек через настил
  (Изображение любезно предоставлено Structural Metal Decks Ltd.)

Метод приварки шпилек известен как процесс с натянутой дугой, и требуется специальное оборудование в виде мощного выпрямителя и специального пистолета. Шпильки загружаются в пистолет, и при электрическом контакте с изделием концы с наконечниками изгибаются и плавятся. Продолжительность дуги рассчитана так, чтобы между концом стержня и основным материалом установилось расплавленное состояние. В нужный момент пистолет погружает шпильку в сварочную ванну.Керамическая манжета окружает шпильку для защиты и поддержки сварочной ванны, стабилизации дуги и формования смещенной сварочной ванны для формирования сварной манжеты. Когда сварной шов затвердевает, обойма отслаивается. У удовлетворительных сварных швов обычно есть ровная, яркая и чистая буртика, полностью охватывающая шпильку.

Приварка шпилек методом вытяжной дуги 783

[вверху] Спецификации процедуры сварки

Чертежи детализируют конструктивную форму, выбор материала и указывают сварные соединения.Подрядчик по изготовлению металлоконструкций выбирает методы сварки каждой конфигурации стыка, обеспечивающие требуемые характеристики. Прочность, вязкость разрушения, пластичность и усталость являются важными металлургическими и механическими свойствами, которые необходимо учитывать. Тип соединения, положение сварки, производительность и требования к ресурсам влияют на выбор подходящего процесса сварки.

Выбранный метод представлен в спецификации процедуры сварки (WPS), в которой подробно описывается информация, необходимая для инструктирования и руководства сварщиками, чтобы обеспечить повторяемость характеристик для каждой конфигурации соединения.Пример формата WPS показан в Приложении A стандарта BS EN ISO 15609-1 ^[4] . Подрядчики по изготовлению металлоконструкций могут иметь свой собственный корпоративный шаблон, но все они включают важную информацию, позволяющую передать сварщику надлежащие инструкции.

Необходимо подкрепить WPS свидетельством удовлетворительных испытаний процедуры в виде протокола аттестации процедуры сварки (WPQR), подготовленного в соответствии с BS EN ISO 15614-1 ^[5] . Введение этого стандарта гласит, что испытания процедуры сварки, проведенные в соответствии с прежними национальными стандартами и спецификациями, не аннулируются при условии их технической эквивалентности; Для этого могут потребоваться дополнительные тесты.Крупные британские подрядчики по изготовлению стальных конструкций имеют предварительную квалификацию сварочных процедур, позволяющих производить удовлетворительные сварные швы в большинстве конфигураций стыков, которые могут встретиться в производстве стальных конструкций и мостов.

В случаях, когда данные предыдущих испытаний не имеют отношения к делу, необходимо провести испытание процедуры сварки, чтобы установить и подтвердить пригодность предлагаемого WPS.

Руководство по стандартным спецификациям процедуры сварки для стальных конструкций доступно в публикации BCSA No.58/18.

[вверх] Процедура испытаний

BS EN ISO 15614-1 ^[5] описывает условия для проведения испытаний процедуры сварки и пределы действия в пределах квалификационных диапазонов, указанных в стандарте. Координатор сварки подготавливает предварительную спецификацию процедуры сварки (pWPS), которая является первоначальным предложением для проведения испытания процедуры. Для каждой конфигурации стыка, будь то стыковой или угловой шов, учитывается марка и толщина материала, а также ожидаемые допуски посадки, которые могут быть достигнуты на практике.Выбор процесса определяется методом сборки, положением сварки и тем, является ли механизация жизнеспособным предложением для повышения производительности и обеспечения постоянного качества сварки. Размеры подготовки швов зависят от выбора процесса, любых ограничений доступа и толщины материала.

Расходные материалы выбираются с учетом совместимости сортов материала и достижения указанных механических свойств, в первую очередь, с точки зрения прочности и ударной вязкости. Для сталей марки S355 и выше используются продукты с водородным контролем.

Риск водородного растрескивания, пластинчатого разрыва, растрескивания при затвердевании или любой другой потенциальной проблемы оценивается не только с целью проведения испытания, но и для предполагаемого применения процедуры сварки в проекте. Соответствующие меры, такие как предварительный или последующий нагрев, включены в pWPS.

Контроль искажений обеспечивается правильной последовательностью сварки. При необходимости вводятся обратная строжка и / или обратное шлифование для достижения целостности корневого шва.

Приведены диапазоны сварочного напряжения, тока и скорости для определения оптимальных условий сварки.

Допустимые диапазоны групп материалов, толщины и типа соединения в пределах спецификации тщательно рассматриваются, чтобы максимально использовать pWPS. Подготавливают испытательные пластины достаточного размера для извлечения образцов для механических испытаний, включая образцы для любых дополнительных испытаний, указанных или необходимых для повышения применимости процедуры.

Пластины и pWPS предъявляются сварщику; испытание проводится в присутствии эксперта (обычно из независимого проверяющего органа), и ведется запись фактических параметров сварки вместе с любыми необходимыми изменениями процедуры.

Завершенные испытания передаются независимому эксперту для визуального осмотра и неразрушающего контроля в соответствии с таблицей 1 Стандарта. Удовлетворительные испытательные пластины затем отправляются на разрушающий контроль, опять же в соответствии с таблицей 1. Неразрушающие методы контроля, как правило, включают ультразвуковой контроль для объемного контроля и контроль магнитных частиц для выявления дефектов поверхности.

Пример испытательного образца процедуры сварки
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Существует ряд дополнительных стандартов, детализирующих подготовку, обработку и испытания всех типов образцов для разрушающих испытаний. Обычно специализированные лаборатории организуют подготовку образцов для испытаний и проводят фактические механические испытания и составление отчетов. Типичные образцы для стыкового сварного шва пластины включают испытания на поперечное растяжение, испытания на поперечный изгиб, испытания на удар и образец для макроисследования, на котором проводится испытание на твердость.Для испытаний на удар минимальные требования к поглощению энергии и температура испытания обычно такие же, как и для основного материала в соединении. Целесообразно проверить все сварочные процедуры до предела возможного применения, чтобы избежать повторения подобных испытаний в будущем.

Завершенные результаты испытаний заносятся в протокол аттестации процедуры сварки (WPQR), утверждаемый экспертом. Типичный формат показан в Приложении B стандарта BS EN ISO 15614-1 ^[5] .

Существует дополнительное общее требование, касающееся испытаний процедуры сварки, согласно которому, если грунтовки для краски должны быть нанесены на работу до изготовления, они должны наноситься на образец материала, используемого для испытаний. На практике требуется тщательный контроль толщины краски, чтобы избежать дефектов сварки.

BS EN ISO 14555 ^[6] описывает метод процедуры испытания соединителей с резьбой, приваренных дуговой сваркой. Стандарт включает требования к испытаниям, необходимым для подтверждения целостности сварных швов шпилек, а также устанавливает требования к производственным испытаниям для контроля приваривания шпилек в процессе.Допускается также квалификация, основанная на предыдущем опыте, и большинство подрядчиков по производству стальных конструкций могут предоставить доказательства, подтверждающие это.

Дополнительное руководство по испытаниям процедуры сварки доступно в GN 4.02.

[вверх] Водородный крекинг

Растрескивание может привести к хрупкому разрушению соединения с потенциально катастрофическими последствиями. Водородное (или холодное) растрескивание может происходить в области основного металла, прилегающей к границе плавления сварного шва, известной как зона термического влияния (HAZ).Разрушение металла сварного шва также может быть вызвано определенными условиями. Механизмы, вызывающие отказ, сложны и подробно описаны в специальных текстах.

Рекомендуемые методы предотвращения растрескивания водородом / HAZ описаны в BS EN 1011-2 ^[7] , приложение C. Эти методы определяют уровень предварительного нагрева для изменения скорости охлаждения, что дает время водороду для миграции на поверхность. и ускользнуть (особенно если поддерживается в виде пост-нагревания после завершения соединения) вместо того, чтобы застревать в жестких, напряженных зонах.Предварительный нагрев не препятствует образованию микроструктур, подверженных образованию трещин; он просто снижает один из факторов, водород, так что растрескивания не происходит. Предварительный нагрев также снижает термический шок.

Подкладки предварительного нагрева
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Одним из параметров, необходимых для расчета предварительного нагрева, является подвод тепла. Заметным изменением в стандарте является отказ от термина «энергия дуги» в пользу тепловложения для описания энергии, вводимой в сварной шов на единицу длины прогона.Расчет подводимого тепла основан на сварочном напряжении, токе и скорости движения и включает коэффициент теплового КПД; формула подробно описана в BS EN 1011-1 ^[8] .

Высокая ограниченность и повышенные значения углеродного эквивалента, связанные с более толстыми листами и более высокими марками стали, могут потребовать более строгого контроля за процедурами. Опытные подрядчики по изготовлению металлоконструкций могут выполнить эту дополнительную операцию и соответственно учесть ее.

BS EN 1011-2 ^[7] подтверждает, что наиболее эффективной гарантией предотвращения водородного растрескивания является снижение поступления водорода в металл шва из сварочных материалов.Процессы с изначально низким водородным потенциалом эффективны как часть стратегии, так же как и принятие строгих процедур хранения и обращения с электродами с водородным контролем. Данные и рекомендации поставщиков расходных материалов служат руководством для обеспечения минимально возможных уровней водорода для типа продукта, выбранного в процедуре.

Дополнительные информативные приложения к BS EN 1011-2 ^[7] описывают влияние условий сварки на ударную вязкость и твердость в зоне термического влияния и дают полезные советы по предотвращению растрескивания при затвердевании и разрыва пластин.

Дополнительное руководство по крекингу водородом / HAZ доступно в GN 6.04.

[вверх] Квалификация сварщика

Квалифицированный сварщик
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

BS EN 1090-2 ^[9] требует, чтобы сварщики имели квалификацию в соответствии с BS EN ISO 9606-1 ^[10] . Этот стандарт предписывает испытания для аттестации сварщиков в зависимости от процесса, расходных материалов, типа соединения, положения сварки и материала.Сварщики, прошедшие успешные испытания процедуры, автоматически получают одобрение в пределах квалификационных диапазонов, установленных стандартом. Сварщики должны быть аттестованы в соответствии с BS EN ISO 14732 ^[11] , когда сварка полностью механизирована или автоматизирована. В этом стандарте особое внимание уделяется проверке способности оператора настраивать и регулировать оборудование до и во время сварки.

Квалификация сварщика ограничена по времени и требует подтверждения действительности в зависимости от продолжительности работы, участия в работе соответствующего технического характера и удовлетворительной работы.Продление квалификации сварщика зависит от записанных подтверждающих свидетельств, демонстрирующих продолжающуюся удовлетворительную работу в пределах исходного диапазона испытаний, и доказательства должны включать либо объемные разрушающие испытания, либо разрушающие испытания. Успех всех сварочных операций зависит от персонала, имеющего соответствующую подготовку и регулярного контроля компетентности посредством инспекций и испытаний.

[вверх] Инспекция и испытания

BS EN 1090-2 ^[9] устанавливает объем проверки до, во время и после сварки и дает критерии приемки, связанные с классом исполнения.Большинство испытаний являются неразрушающими; Разрушающие испытания проводятся только на отводных плитах.

[вверх] Неразрушающий контроль

Магнитный контроль частиц (MPI) сварного шва
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Неразрушающий контроль проводится в соответствии с принципами BS EN ISO 17635 ^[12] . Для стальных конструкций основными методами являются визуальный осмотр после сварки (см. GN 6.06), магнитопорошковый контроль (обычно сокращенно MPI или MT) для поверхностного контроля сварных швов (см. GN 6.02) и ультразвуковой контроль (UT) для подповерхностного контроля сварных швов (см. GN 6.03). Радиографические испытания также упоминаются в BS EN 1090-2 ^[9] . Радиография требует строгого контроля за здоровьем и безопасностью; это относительно медленно и требует специального оборудования. Использование этого метода в стальных конструкциях снизилось по сравнению с более безопасным и портативным оборудованием, связанным с UT.Безопасные запретные зоны требуются на работах и ​​на месте во время проведения рентгенографии. Однако рентгенографию можно использовать для уточнения природы, размеров или степени множественных внутренних дефектов, обнаруженных с помощью ультразвука.

Технические специалисты с признанной подготовкой и квалификацией в соответствии с BS EN ISO 9712 ^[13] требуются для всех методов неразрушающего контроля.

BS EN 1090-2 ^[9] требует, чтобы все сварные швы подвергались визуальному контролю по всей их длине.С практической точки зрения сварные швы следует визуально осматривать сразу после сварки, чтобы гарантировать своевременное устранение очевидных дефектов поверхности.

Дальнейшие требования к неразрушающему контролю основаны на эксплуатационных методах и требуют более строгого исследования первых пяти соединений новых технических требований к процедуре сварки, чтобы установить, что процедура способна производить сварные швы соответствующего качества при внедрении в производство. Затем указываются дополнительные неразрушающие испытания, основанные на типах соединений, а не на конкретных критических соединениях.Цель состоит в том, чтобы опробовать различные сварные швы в зависимости от типа соединения, марки материала, сварочного оборудования и работы сварщиков и, таким образом, поддерживать общий мониторинг производительности.

Если указано частичное или процентное обследование, руководство по выбору продолжительности испытания дано в BS EN ISO 17635 ^[12] ; при обнаружении недопустимых разрывов площадь исследования соответственно увеличивается.

BS EN 1090-2 ^[9] также включает в таблицу минимальное время выдержки перед дополнительным неразрушающим контролем в зависимости от размера сварного шва, подводимой теплоты и марки материала.

Признавая, что там, где требования к усталостной прочности более обременительны и требуется более строгая проверка, BS EN 1090-2 ^[9] действительно предусматривает спецификацию выполнения проекта для определения конкретных соединений для более высокого уровня проверки вместе с объемом и метод тестирования.

Для класса EXC3 критерием приемлемости дефектов сварного шва является уровень качества B стандарта BS EN ISO 5817 ^[14] . Там, где необходимо достичь повышенного уровня качества для удовлетворения конкретных требований к усталостной прочности, BS EN 1090-2 ^[9] дает дополнительные критерии приемлемости с точки зрения категории деталей в BS EN 1993-1-9 ^[15] для расположения сварного шва.

Как правило, дополнительные критерии приемки практически не достижимы при обычном производстве. Стандартные испытания процедуры сварки и квалификационные испытания сварщика не оцениваются по требованиям этого уровня. Там, где необходимо достичь такого уровня качества, требования должны быть сосредоточены на соответствующих деталях соединения, чтобы подрядчик имел возможность подготовить спецификации процедуры сварки, квалифицировать сварщиков и разработать соответствующие методы контроля и испытаний.

Неразрушающий контроль

[вверх] Разрушающее испытание

В стандарте BS EN 1090-2 ^[9] нет требований о проведении разрушающих испытаний поперечных соединений на растянутых фланцах. Тем не менее, объем для определения конкретных соединений для проверки позволит в спецификации проекта испытать, например, образцы от «стекающих» пластин, прикрепленных к встроенным стыковым сварным швам. Дополнительно производственные испытания могут быть указаны для: марок стали выше S460; угловые швы, в которых используются характеристики глубокого проплавления сварочного процесса; для мостовидных ортотропных настилов, где требуется макросъемка для проверки проплавления сварного шва; и на соединениях ребра жесткости с соединительными пластинами.

[вверх] Производственные испытания приварки шпилек

Испытание на изгиб приварной шпильки
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd.)

Сварные шпильки для соединителей, работающих на сдвиг, исследуются и испытываются в соответствии с BS EN ISO 14555 ^[6] . В стандарте подчеркивается необходимость контроля процесса до, во время и после сварки. Предпроизводственные испытания используются для подтверждения процедуры сварки и, в зависимости от области применения, включают испытания на изгиб, испытания на растяжение, испытания на крутящий момент, макросъемку и радиографическое обследование.

Производственные испытания сварных швов также требуются для приварки шпилек с дугой протяжки. Они должны выполняться производителем до начала сварочных работ на конструкции или группе аналогичных конструкций и / или после определенного количества сварных швов. Каждое испытание должно состоять как минимум из 10 сварных шпилек и быть испытано / оценено в соответствии с требованиями BS EN ISO 14555 ^[6] . Количество требуемых тестов должно быть указано в спецификации контракта.

[вверх] Качество сварки

Влияние дефектов на характеристики сварных соединений зависит от приложенной нагрузки и свойств материала.Эффект также может зависеть от точного расположения и ориентации дефекта, а также от таких факторов, как рабочая среда и температура. Основное влияние дефектов сварного шва на эксплуатационные характеристики стальных конструкций заключается в повышении риска разрушения из-за усталости или хрупкого разрушения.

Типы дефектов сварки можно разделить на одну из нескольких общих рубрик:

• Трещины.
• Плоские дефекты, кроме трещин, например непробиваемость, отсутствие плавления.
• Шлаковые включения.
• Пористость, поры.
• Поднутрения или дефекты профиля.

Трещины или плоские дефекты, проникающие через поверхность, потенциально являются наиболее серьезными. Включения вкрапленного шлака и пористость вряд ли станут причиной разрушения, если только они не будут чрезмерными. Подрезание обычно не является серьезной проблемой, если не существуют значительные растягивающие напряжения поперек стыка.

При выборе класса исполнения в BS EN 1090-2 ^[9] устанавливаются критерии приемки, при превышении которых дефект считается дефектом.

Если дефекты обнаружены в результате осмотра и испытаний во время производства, вероятно, потребуется обработка после сварки (см. GN 5.02) или другие меры по исправлению положения, хотя во многих случаях конкретный дефект может быть оценен по концепции « пригодность для цели ». Такое принятие зависит от фактических уровней напряжения и значимости усталости на месте. Это вопрос быстрой консультации между подрядчиком по изготовлению металлоконструкций и проектировщиком, поскольку, если это приемлемо, можно избежать дорогостоящего ремонта (и возможности появления дополнительных дефектов или деформации).

Руководство по контролю качества сварных швов и контролю сварных швов доступно в BCSA № 54/12 и GN 6.01.

[вверх] Список литературы

1. ↑ BS EN ISO 22553: 2019, Сварка и родственные процессы. Символическое изображение на чертежах. Сварные соединения. BSI.
2. ↑ BS EN 1993-1-8: 2005, Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Дизайн стыков, BSI
3. ↑ BS EN ISO 4063: 2010, Сварка и родственные процессы. Номенклатура процессов и ссылочные номера, BSI
4. ↑ BS EN ISO 15609-1: 2019, Технические требования и квалификация процедур сварки металлических материалов.Спецификация процедуры сварки. Дуговая сварка, BSI
5. ↑ ^{5,0 5,1 5,2} BS EN ISO 15614-1: 2017 + A1: 2019, Технические требования и аттестация процедур сварки металлических материалов. Испытание процедуры сварки. Дуговая и газовая сварка сталей и дуговая сварка никеля и никелевых сплавов, BSI
6. ↑ ^{6,0 6,1 6,2} BS EN ISO 14555: 2017, Сварка. Дуговая сварка металлических материалов, BSI
7. ↑ ^{7.0 7,1 7,2} BS EN 1011-2: 2001, Сварка. Рекомендации по сварке металлических материалов. Дуговая сварка ферритных сталей, BSI
8. ↑ BS EN 1011-1: 2009, Сварка. Рекомендации по сварке металлических материалов. Общее руководство по дуговой сварке, BSI
9. ↑ ^{9,0 9,1 9,2 9,3 9,4 9,5 9,6 9,7 9,8} BS EN 1090-2: 2018, Изготовление металлоконструкций и алюминиевых конструкций.Технические требования к стальным конструкциям, BSI
10. ↑ BS EN ISO 9606-1: 2017 Квалификационные испытания сварщиков. Сварка плавлением. Стали, BSI
11. ↑ BS EN ISO 14732: 2013. Сварочный персонал. Квалификационные испытания сварщиков и наладчиков механизированной и автоматической сварки металлических материалов BSI
12. ↑ ^{12,0 12,1} BS EN ISO 17635: 2016, Неразрушающий контроль сварных швов. Общие правила для металлических материалов, BSI
13. ↑ BS EN ISO 9712: 2012.Неразрушающий контроль. Квалификация и аттестация персонала по неразрушающему контролю, BSI
14. ↑ BS EN ISO 5817: 2014, Сварка. Соединения, сваренные плавлением из стали, никеля, титана и их сплавов (за исключением лучевой сварки). Уровни качества для выявления недостатков, BSI
15. ↑ BS EN 1993-1-9: 2005, Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Усталость, BSI

[вверх] Ресурсы

• Стальные здания, 2003 г. (Публикация № 35/03), BCSA
• Стальные мосты: практический подход к проектированию для эффективного изготовления и строительства, 2010 г. (Публикация №51/10), BCSA
• Национальные технические условия на стальные конструкции (7-е издание), 2020 г. (Публикация № 62/20), BCSA
• Типовые спецификации процедуры сварки для стальных конструкций — Второе издание, 2018 г. (Публикация № 58/18), BCSA
• Высокопрочные стали для применения в конструкциях: Руководство по изготовлению и сварке, 2020 г. (Публикация № 62/20), BCSA
• Руководство по контролю сварных швов металлоконструкций, 2012 г. (Публикация № 54/12), BCSA
• Хенди, К.Р.; Ильес, округ Колумбия (2015) Steel Bridge Group: Рекомендации по передовой практике в строительстве стальных мостов (6-й выпуск). (P185). SCI

[вверх] Дополнительная литература

• Руководство проектировщика металлоконструкций (7-е издание), 2011 г., глава 26 — Сварные швы и проектирование для сварки, Институт стальных конструкций.

[вверху] См. Также

2 Наиболее распространенные непрерывные сварные швы: угловой шов и стыковой шов

Сварка — это своего рода волшебство. Опустите козырек, зажгите дугу, и через несколько секунд то, что было грудой металлических деталей, появилось из ослепляющего белого каления как что-то полезное.Да, как производители металла, мы режем, гибаем, пилим, шлифуем, пробиваем, вырезаем и полируем, но сварка — это то место, где происходит волшебство. Так мы производим световые короба для прицепов, удлинители рам для грузовых автомобилей и люльки для генераторов для домов на колесах.

Выполнение качественных сварных швов требует практики и опыта. И это несмотря на то, что существует только два основных типа непрерывного шва: угловой шов и стыковой шов. Соединение внахлестку может считаться третьим, но мы утверждаем, что если это дуговая сварка, то это форма углового соединения.Сварка сопротивлением действительно создает соединение внахлест, иногда называемое сварным швом, но это используется только с листовым металлом. Некоторые производители говорят, что существует больше типов, но мы думаем, что это все формы углового или стыкового шва.

Один самолет или два?

Если две поверхности свариваются в одной плоскости, это стыковой шов. Они просто сталкиваются друг с другом, прежде чем присоединиться.

Если две поверхности перпендикулярны (то есть между ними есть угол 90 °), сварной шов, соединяющий их вместе, является угловым.Угловой шов образует угол 45 ° между двумя деталями, тогда как стыковой сварной шов выглядит как шов или валик.

Прерывистые или непрерывные сварные швы?

Непрерывные сварные швы, угловые или стыковые, охватывают всю длину соединения. Прерывистый сварной шов — это такой шов, при котором части кажутся скрепленными вместе. Может быть один дюйм сварного шва — углового или стыкового — затем дюйм или более несваренной длины перед следующим сварным швом. У этих двух методов есть свои плюсы и минусы. Упомянутая выше сварка контактным швом может быть как непрерывной, так и прерывистой.Более подробная информация представлена ​​в разделе «Как определить, что лучше выбрать между сваркой стежком и сваркой швов для вашего изделия из металла».

Определение сварных швов на чертежах

Проектировщики деталей должны сообщить сварщику, какой тип сварных швов им нужен и где они должны быть выполнены. Они делают это с помощью обозначений сварных швов на отпечатке в соответствии со стандартом AWS A2.4 Американского общества сварки. Это касается таких точек, как место выполнения сварного шва, длина сварных сегментов, угол канавки и отверстие в корне.

Основы стыковой сварки

Для стыковой сварки две металлические детали сводятся почти до соприкосновения.Обычно зазор составляет около 1/8 дюйма (3 мм). Сварщик зажигает дугу и подает присадку, чтобы создать лужу расплавленного металла. Затем этот бассейн перемещается по стыку с непрерывным добавлением наполнителя. Зазор предназначен для обеспечения полного проникновения расплавленного металла через соединяемые детали. Если зазор слишком мал, проникновения может быть недостаточно. Сделайте его слишком большим, и вы получите большой или тяжелый шов на обратной стороне деталей.

Толщина металла влияет на проплавление.Если размер деталей превышает 3/16 дюйма (4,8 мм), фаска обычно шлифуется на одном или обоих верхних краях. Это делает зазор шире и позволяет металлу стекать на всю толщину. И наоборот, если детали очень тонкие, может вообще не потребоваться зазор.

Интересный частный случай — это когда вы свариваете детали разной толщины, но в одной плоскости. Они накладываются друг на друга, образуя соединение внахлест. Затем с каждой стороны стыка между двумя деталями получается угол 90 °, что делает сварной шов угловым.

Основы угловых сварных швов

Некоторые сварщики говорят, что они делают больше угловых швов, чем стыковых. Вероятно, это связано с тем, что угловые швы не требуют подготовки кромок, например снятия фаски, поэтому это более быстрый метод.

При угловой сварке идея состоит в создании сварного шва треугольного сечения между двумя деталями. После завершения поверхность сварного шва должна располагаться под углом 45 ° к обоим основным материалам с размером галтели, соответствующим их толщине. В частности, ширина сварного шва — расстояние от внутреннего угла до поверхности сварного шва — должна быть такой же, как толщина основного металла.Угловой шов меньшего размера, вероятно, не обладает прочностью, в то время как более крупный шов приводит к потере времени и присадочного материала, а также может привести к слишком большому нагреву металла.

Когда свариваемые детали толстые, скажем, 3/16 дюйма (4,8 мм) или более, сварщик обычно выполняет несколько проходов, а не пытается наплавить много металла за один раз. Часто это делается для контроля искажений.

Минимизация деформации стыковых и филейных швов

Деформация является проблемой при непрерывных сварных швах обоих типов.Это результат усадки при охлаждении присадочного металла. Предварительный нагрев помогает, но при длинном сварном шве трудно обеспечить одинаковую температуру по всей длине.

Метод уменьшения искажений, рекомендуемый некоторыми специалистами по сварке, называется «сбалансированной сваркой». Это влечет за собой выполнение последовательных проходов на противоположных сторонах соединения, что предполагает наличие доступа к обеим сторонам.

Некоторые сварщики утверждают, что лучше сделать несколько проходов, нанося небольшое количество наполнителя на каждый из них, чем делать один проход с большим напылением.По данным Института сварки «Искажение — предотвращение за счет конструкции», «… большой единичный сварной шов дает меньшую угловую деформацию…». Однако они также отмечают, что «… небольшое количество крупных сварных швов приводит к большей продольной и поперечной усадке…». Кажется, вы меняете один тип искажения на другой.

В Институте сварки есть еще одна техника уменьшения искажений, которая может заставить вас задуматься. Говорят подумать об отказе от сварки. Вместо этого они используют экструдированный профиль и уголки.

Искусство и наука вместе

Сварку умеют многие люди, но для неизменно высокого качества сварных швов требуются практика и опыт. Понимание разницы между угловыми и стыковыми сварными швами и определение того, когда их использовать, — это только начало. Это еще не все, но мы можем заверить вас, что в этом нет никакой магии.