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 (Iсв = 1000А;UД=34-36В; Vсв =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 итем 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;
Iсв - 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 Iсв и Vсв, 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 Vсв и Iсв, при которых получаются швы без подрезов, приведены на рис. 5.46. Ниже кривой Vкр подрезов нет. На график также нанесены прямые, указывающие соотношение между Iсв и Vсв, обеспечивающие одинаковую глубину проплавления.
Рисунок 5.46– Влияние режима сварки при Uд=50 В на характер формирования
и глубину проплавления шва; 1- hпр= 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 5.48- 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.