Техника и технология сварки.

При ручной сварке глубина проплавления может меняться в зависимости от угла наклона электрода (рис. 5.39).

 

 

Рисунок 5.39. Формирование шва в зависимости от угла наклона электрода

 

Если угол α между электродом и сварным швомменьше 90°, то технику выполнения сварки называют «углом вперед», если α >90° - «углом назад». При сварке «углом вперед» давление дуги вытесняет наплавленный металл в головную часть сварочной ванны, в связи с чем глубина проплавления уменьшается и увеличивается вероятность непровара. Техника «углом вперед» применяется иногда и при сварке под флюсом.

При этом за счет увеличения ширины шва при смещении металла в голов-ную часть ванны уменьшается вероятностьподрезовдаже при высоких скоростях сварки. Однако глубина проплавленияуменьшается и вероятность непроваров возрастает ( рис. 5.40).

Рисунок 5.40. Влияние угла наклона электрода (углом вперед) на глубину про-вара приавтоматической сварке под флюсом низкоуглеродистой проволокой диаметром 6 мм (I_св = 1000А; U_Д=34-36В; V_св =60м/ч )

 

Частонепровар образуется при возобновлении процесса свар­ки, например после смены электрода. В этих случаях необходимо обеспечить достаточноеперекрытие прерванного шва после­дующим.

При сваркеодносторонних швов требование обеспечения пол­ного прова-ра граничит с высокой вероятностью прожогов. В связи с этим применяются различные способы удержания сварочной ван­ны: сварка на медной, флюсо-мед-ной или остающей стальной подкладке, наложение подварочного шва, сварка на флюсовой подушке. Каждый из способов имеет свои преимущества и недо-статки.

Стальная подкладка утяжеляет конструкцию и применяется при сварке замкну­тых сосудов, после сварки которых удалить медную подкладку не пред-ставляет­ся возможным. Медная под­кладка требует плотного при­жатия к стыку, что при боль­шой длине изделия не всегда возможно. Влияние положе­ния под-кладки и зазора меж­ду деталями на форму шва показано на рис. 5.41.

Наиболее предпочтитель­но применение флюсовой по­душки, которая, од-нако, так­же требует соблюдения уси­лия поджатия флюса к свари­ваемым кром-кам для получе­ния шва требуемой формы и провара (рис. 5.42).

 

Рис. 5.42. Схема сварки и форма стыковых швов, выполняемых на флюсовой подушке:

а - схема поджатия флюсовой подушки; б - форма шва при недостаточном поджатии флюса; в - форма шва при излишнем поджатии флюса; г - сквозное отверстие в шве при чрезмерно сильном поджатии флюса или чрезмерно большом зазоре в стыке при нормальном поджатии флюса

 

 

Рисунок 5.41Влияние положения подкладки и зазора в стыке на форму шва, выполня­емого на медной и флюсо-медной под­кладке:

а - медная подкладка; 6 - медная подкладка, при­жатая к стыку, собранному с большим зазором; в -медная подкладка, не прижатая к стыку;

г - уме­ренные зазоры между свариваемыми кромками и между стыком и медной подкладкой; д - подклад­ка с канавкой, хорошо прижатая к стыку

 

При сварке под флюсом на глубину проплавления оказывает также влия-ние марка применяемого флюса. Флюсы с меньшим насыпным весом способст-вуют получению более широкого шва с меньшей глубиной проплавления, чем флюсы с большим насыпным весом.

Чем меньше насыпной вес флюса, тем меньшее давление он оказывает на газовую полость сварки и тем больше объем этой полости. Приувеличении объема полости повышается подвижность дуги на поверхности сварочной ванны, благодаря чему ширина шва увеличивается, глубина проплавленияуменьшается. Меньшим насыпным весом по сравнению со стекловидными флюсами обладают пемзовидные,поэтомувероятность непроваров при их использова­нии выше.

Техника и технология сварки оказывают влияние на глубину проплавле-нияи при сварке угловых швов. Угловые швы тавровых и нахлесточных сое-динений по технике исполнения могут свариваться следующими способами (рис. 5.43): в симметричную и не симметричную «лодочку», наклонным элек-тродом, с оплавлением кромки.Наилучшее формирование шва обеспечивается при сварке в «лодочку». Максимальная глубина проплавления в месте сопряже-ния деталей достигается при сварке в несимметричную «лодочку».

 

Рисунок 5.43Различные методы сварки угловых швов:

а - в симметричную«лодочку»; б - в несимметричную «лодочку»;

в - наклонным электро­дом; г - с оплавлением кромки

ДЕФЕКТЫ ФОРМЫ ШВА

Одним из опаснейших и довольно распространенным внешним дефектом сварного соединения является подрез (см. рис. 5.7,а). Подрезом называют ост-рое углубленне в основном металле вдоль границы сварного шва. Подрез вызы-вает уменьшение рабочего сечения металла и приводит к резкой концентрации напряжений. Для конструкций, работающих на переменные нагрузки, подрез может быть инициатором образования трещин, которые приводят к разруше-нию сварного соединения. Подрез может быть следствием нарушения техники сварки или несоблюдения установленных режимов.

Наиболее часто подрезы возникают при сварке угловых швов или первых слоев стыковых швов (рис. 2.17).

а - двусторонний при сварке таврового соединения; б - двусторонний при сварке первого слоя многослойного стыкового шва; в - одностороннего с наплывом на другую кромку при сварке углового шва

Рисунок 2.17 - Подрезы

Наиболее часто подрезы возникают при сварке угловых швов или первых слоев стыковых швов (рис. 5.44). При сварке угловых швов наклонным электродом нарушение техники сварки приводит к стеканию металла на горизонтальную полку и образованию неза­полненного углубления на вертикальной детали. Такое же положе­ние может наблюдаться и при сварке горизонтальных швов на вер­тикальной плоскости (рис. 5.45).

Рисунок 5.45 -. Формирование горизонтального шва при сварке в вертикальной плоскости

В некоторых случаях подрез мо­жет быть следствием повышенного напря-жения сварки. При увели­чении напряжения увеличивается блуждание дуги и растет ширина расплавляемой зоны. Если в этом случае скорость подачи элек-тро­да выбрана неверно, присадки может не хватить для заполнения расплавлен-ной зоны.

При сварке стыковых соединений без разделки кромок наибо­лее частой

причиной подреза является завышенная скорость сварки или сила сварочного тока. При этом механизм образования подре­зов следующий. С увеличением силы тока растет давление дуги, ко­торое связано с током соотношением

где К - коэффициент про­порциональности;

I_св - сва­рочный ток;

е - ширина шва.

При увеличении скоро­сти сварки уменьшается ши­рина шва, что также приво­дит к росту давления дуги. Под действием давления расплавленный ме-талл из-под дуги вытесняется в хвостовую часть ванны. Стенки свароч­ной ванны в передней ее части оголяются, быстро остывают и не сплавляются с присадочным металлом. Образуется подрез. Суще­ствуют критические значения I_св и V_св, при которых подрез может образоваться. Они определяются из усло-вия уравновешивания силы давления дуги суммой сил от поверхностного на-тяжения, веса металла и шлака, которые препят­ствуют перетеканию металла в хво­стовую часть ванны. Соотношения между V_св и I_св, при которых полу­чаются швы без подрезов, приведе­ны на рис. 5.46. Ниже кривой V_кр подрезов нет. На график также на­несены прямые, указывающие со­отношение между I_св и V_св, обеспе­чивающие одинаковую глубину проплавления.

Рисунок 5.46 – Влияние режима сварки при Uд=50 В на характер формирования

и глубину проплавления шва; 1- h_пр= 6 мм; 2-8 мм; 3–10 мм; 4–12мм;

 

При сварке под флюсом, когда образование подрезов весьма веро­ятно вследствие больших токов, следует правильно выбирать флюс. Наибольшую стойкость про­тив подрезов обеспечивают флюсы АН-60, АН-65 (рис. 5.47).

 

Рисунок 5.47- Значения критической скорости образования подрезов для

различных флюсов

 

При нарушении техники сварки подрезы часто сопровождаются наплы-вами, которые считаются дефектами формы шва (см.рис. 5.44; 5.45). Однако наплывы могут образовываться и без подрезов из-за натекания излишнего ко-личества расплавленного металла на относительно холодный основной металл (рис. 5.48).

Рисунок 5.4 8- Наплыв при сварке шва: а - стыкового; 6 – углового

 

К дефектам формы шва относится также отклонение его разме­ров (вы-соты валика и ширины шва) от установленных ГОСТами значений.