Технология ручной дуговой сварки

Сварочные соединения и швы.

  • Сварным соединением называется не­разъемное соединение, выполненное сваркой, состоящее из двух деталей и соединяющего их сварного шва.


ГОСТ 5264-80 устанавливает ос­новные типы, конструктивные элемен­ты и размеры сварных соединений из сталей, а также сплавов на железо­никелевой и никелевой основах, вы­полняемых ручной дуговой сваркой металлическим электродом при толщине свариваемого металла до 175 мм. Установлены следующие типы соединений: стыковые —условное обозначение С, нахлесточные — Н, тавровые —  Т и угловые — У.

Стыковые соединения — самые ти­пичные сварные соединения, в кото­рых торцы или кромки соединяемых деталей располагаются так, что по­верхность одной детали является про­должением поверхности другой детали. Стыковые соединения без скоса свариваемых кромок применяют при соединении листов толщиной до 12 мм. Кромки листов срезают под прямым углом к плоскости листа и при сварке располагают с зазором 1 … 2 мм. Листы толщиной до 4 мм сваривают односторонним швом, 2 … 12 мм — двусторонним швом. Стыковые соеди­нения с V-образной разделкой кромок применяют при сварке металла тол­щиной 3 … 60 мм. При этом разделка кромок может быть одно- и двусто­ронней. Для толщин металла 1,5 … 100 мм применяют V-образную разделку шва с криволинейным скосом одной или обеих кромок. Стыковые соеди­нения с X— и К— образной разделкой кромок применяют при сварке металла толщиной 8 … 175 мм. При этом расход электродного металла, а отсюда и электроэнергии почти вдвое меньше, чем при V-образной разделке кромок. Кроме того, такая разделка обеспечи­вает меньшую величину деформаций после сварки. При V— и Х-образной разделках кромки притупляют, чтобы предотвратить прожог металла при сварке.

Нахлесточные соединения широко применяют при изготовлении различ­ных строительных конструкций ко­лонн, мачт, ферм и др. Один элемент соединения накладывается на другой. Величина перекрытия должна быть не менее удвоенной суммы толщин сва­риваемых кромок изделия. Сваривае­мые поверхности не обрабатывают (не считая зачистку кромок). Листы при сварке заваривают с обеих сторон, чтобы не допустить проникновения влаги в зазор между свариваемыми листами.

Тавровые соединения соедине­ния, при которых торец одного эле­мента примыкает к поверхности другого элемента свариваемой конструк­ции под некоторым углом (чаще всего под прямым). В зависимости от наз­начения соединения и толщины ме­талла элементов конструкции сварка может быть осуществлена без скоса, с одно- и двусторонним скосом кро­мок элементов соединения. Для полу­чения прочного шва зазор между свариваемыми элементами составляет 2 … 3 мм.

Угловые соединения осуществляют при расположении свариваемых эле­ментов под прямым или произвольным углом и сварка выполняется по кромкам этих элементов с одной или с обеих сторон. Угловые соеди­нения применяют при сварке различ­ных коробчатых изделий, резервуаров и емкостей.

Сварочные швы

Рис.1

Сварные швы подразделяют по следующим признакам: по положению относительно действующей силы (рис. 1) — на фланговые (а), лобо­вые (б) и косые (в);

 

 

Сварочные швы

Рис.2

по положению в пространстве (рис. 2) — на ниж­ние (а), горизонтальные (б), вертикальные (в) и потолочные (г);

 

 

Сварные швы

Рис.3

по внешней форме (рис. 3) на выпук­лые (а), нормальные (б) и вогнутые (в);

 

 

 

 

Сварные швы

Рис.4

по протяженности (рис. 4) — на непрерывные или сплошные (а) и прерывистые (б).

Выпуклые швы имеют большее се­чение и поэтому называются усиленными. Однако большая выпуклость для швов, работающих при знако­переменных нагрузках, вредна, так как вызывает концентрацию напряжений в местах перехода от шва к поверхности основной детали. Вогнутые швы, ос­лабленные, применяют, как правило, в угловых соединениях; в стыковых сое­динениях они не допускаются. Нормальные швы по сечению соответству­ют расчетным и приняты как основ­ной вид сварного шва. Прерывистые швы применяют в том случае, если шов неответственный (сварка ограж­дений, настила и др.) или если по прочностному расчету не требуется сплошной шов. Их применяют в целях экономии материалов, электро энергии и труда сварщика. Длину l провариваемых участков прерывис­того шва принимают 50 … 150 мм, а промежутки делают примерно вдвое больше. Расстояние от начала предыдущего шва до начала после­дующего шва называют шагом шва t.

Обозначение шва стыкового соединения

Рис.5

Основные типы сварных швов, стыковые и угловые. Стыковые швы это швы стыковых соединений. Угло­вые швы, называемые также валиковыми, — это швы угловых, тавровых и нахлесточных соединений. ГОСТ 2.312—72 ЕСКД устанавливает услов­ные изображения и обозначения свар­ных соединений в конструкторских документах изделий. Условное обоз­начение шва наносят на полке линии-выноски, проведенной от изоб­ражения шва с лицевой стороны, и под полкой линии-выноски, проведенной от изображения шва с оборотной сто­роны. На рис. 5 показан пример обозначения шва стыкового соедине­ния с криволинейным скосом одной кромки, двустороннего, выпол­няемого ручной дуговой сваркой при монтаже изделия. Усиление снято с обеих сторон. Шероховатость поверх­ности шва с лицевой стороны — Rz20, а с оборотной стороны — Rz40.

Выбор режима сварки и техника выполнения швов.

Для выполнения сварного шва прежде всего определяют режим свар­ки, обеспечивающий хорошее качество сварного соединения, установлен­ные размеры и форму при минималь­ных затратах материалов, электроэнергии и труда.

Режимом сварки называется сово­купность параметров, определяющих процесс сварки: вид тока, диаметр электрода, напряжение и сварочный ток, йкорость перемещения электрода вдоль шва и др. Основными парамет­рами режима ручной дуговой сварки являются диаметр электрода и значение сварочного тока. Остальные па­раметры выбирают в зависимости от марки электрода, положения сварива­емого шва в пространстве, вида оборудования и др.

Диаметр электрода устанавливают в зависимости от толщины сваривае­мых, кромок, вида сварного соедине­ния и размеров шва. Для стыковых соединений приняты практические рекомендации по выбору диаметра электрода в зависимости от толщины свариваемых кромок.

Толщина свариваемых кромок, мм <2 3…5 6…8 9…12 13…15 16…20 >20
Диаметр электрода, мм <2 3…4 4…5 5…6 6…7 7…8 8…10

При выполнении угловых и тавро­вых соединений принимают во внима­ние значение катета шва: при катете 3 … 5 мм сваривают электродами диа­метром 3… 4 мм, а при катете 6 … 8 мм — электродами диаметром 4 … 5 мм. При многопроходной свар­ке швов стыковых соединений первый проход выполняют электродом диаметром не более 4 мм; это необхо­димо для хорошего провара корня шва в глубине разделки.

По выбранному диаметру электро­да устанавливают значение свароч­ного тока. Обычно для каждой марки электродов значение тока указано на заводской этикетке, но можно также определить его по формулам:

I = (40…50) dэ при dэ = 4…6 мм;

I = (20 + 6 dэ) dэ при dэ< 4 мм и dэ > 6 мм,

где I — сварочный ток, A; dэ диаметр электрода, мм.

Полученное значение сварочного тока корректируют, учитывая толщину металла и положение свариваемого шва. При толщине кромок (1,3 … 1,6) dэ расчетное значение сварочного тока уменьшают на 10… 15%, а при тол­щине кромок > 3dэ увеличивают на 10… 15%. Сварку вертикальных- и потолочных швов выполняют сварочным током, на 10… 15% умень­шенным против расчетного.

Сварочную дугу возбуждают дву­мя приемами. Можно коснуться сва­риваемого изделия торцом электрода и затем отвести электрод от по­верхности изделия на 3… 4 мм, поддерживая горение образовавшейся дуги. Можно также быстрым боковым движением коснуться свариваемого изделия и затем отвести электрод от поверхности изделия на такое же рас­стояние (по методу зажигания спич­ки). Прикосновение электрода к изделию должно быть кратковременным, так как иначе он приваривается к изделию («примерзает»). Отрывать «примерзший» электрод следует рез­ким поворачиванием его вправо и вле­во.

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 вызывает «примерзание» 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. Для электро­дов с толстым покрытием длину дуги указывают на заводской этикетке.

Движение электрода в процессе сварки

Рис.6

В процессе сварки электроду сооб­щаются следующие движения (рис. 6):  а — по направлению оси электpoдa 1 в зону дуги. Скорость движения должна соответствовать скорости плавления электрода, чтобы сохранить постоянство длины дуги; б — вдоль линии свариваемого шва 2. Скорость перемещения не должна быть большой, так как металл электрода не успеет сплавиться с основным металлом (непровар). При ма­лой скорости перемещения возможны перегрев и пережог металла. Шов получается широкий, толстый. Производительность сварки оказывается низкой; в — поперечные колебатель­ные движения применяют для полу­чения уширенного валика шириной, равной 3 … 4 dэ. Поперечные движе­ния замедляют остывание направляе­мого металла, облегчают выход газов и шлаков и способствуют наилучшему сплавлению основного и электродного металлов и получению высококачест­венного шва. Образующийся в конце наплавки валика кратер необходимо тщательно заварить.

Техника выполнения сварных швов зависит от вида и пространственного положения шва.

Нижние швы наиболее удобны для выполнения, так как расплавленный металл электрода под действием силы тяжести стекает в кратер и не выте­кает из сварочной ванны, а газы и шлак выходят на поверхность метал­ла. Поэтому по возможности следует вести сварку в нижнем положении. Стыковые швы без скоса кромок выполняют наплавкой вдоль шва валика с небольшим уширением. Необходимо хорошее проплавление свариваемых кромок. Шов делают с усилением (выпуклость шва до 2 мм). После проварки шва с одной стороны изде­лие переворачивают и, тщательно очистив от подтеков и шлака, зава­ривают шов с другой стороны.

Способы сварки разных положений швов

Рис.7

Сварку стыковых швов с V-образной разделкой при толщине кромок до 8 мм производят в один слой, а при большой толщине в два слоя и бо­лее. Первый слой наплавляют высотой 3 … 5 мм электродом диаметром 3 … 4 мм. Последующие слои выполняют электродом диаметром 4…5 мм. Перед наплавкой очередного слоя необходимо тщательно очистить ме­таллической щеткой разделку шва от шлака и брызг металла. После заполнения всей разделки шва изде­лие переворачивают и выбирают не­большую канавку в корне шва, кото­рую затем аккуратно заваривают. При невозможности подварить шов с обратной стороны следует особенно аккуратно проварить первый шов. Стыковые швы с Х-образной раздел­кой выполняют аналогично многослойным швам с обеих сторон разделки. Угловые швы в нижнем положении лучше выполнять в положении «лодоч­ка» (рис. 7, а). Если изделие не мо­жет быть так установлено, необхо­димо особенно тщательно обеспечить хороший провар корня шва и свари­ваемых кромок. Сварку следует начи­нать с поверхности нижней кромки и затем переходить через разделку шва на вертикальную кромку, как показа­но на рис. 7, б. При наложении многослойного шва первый валик выполняют ниточным швом электродом диаметром 3 … 4 мм. При этом необ­ходимо обеспечить хороший провар корня шва. Затем после зачистки разделки наплавляют последующие слои.

Вертикальные швы менее удобно сваривать, так как сила тяжести ув­лекает капли электродного металла вниз. Вертикальные швы следует вы­полнять короткой дугой и снизу вверх (рис. 7, в). При этом капли металла легче переходят в шов, а образующаяся полочка удерживает очередные капли металла от стекания вниз. Сварку можно вести и сверху вниз. При этом дугу следует зажигать при положении электрода, перпендикулярном плоскости изделия (поло­жение I, рис. 7, г). После образования первых капель металла электрод наклоняют вниз II и сварку выполняют возможно короткой дугой. Рекомендуется применять электроды диаметром 4… 5 мм при несколько пониженном сварочном токе (150… 170 А).

Горизонтальные швы для их вы­полнения подготавливают кромки с односторонним скосом у верхнего лис­та (рис. 7, д). Дугу возбуждают на нижней кромке и затем переводя на поверхность скоса и обратно. Сварку выполняют электродом ди­аметром 4 … 5 мм. Горизонтальные нахлесточные швы (рис. 7, е) выпол­няются легче, так как нижняя кромка образует полочку, удерживающую капли расплавленного металла.

Потолочные швы наиболее трудно выполнимы и поэтому требуют высокой квалификации сварщика. Приме­няют электроды диаметром не более 5 мм при уменьшенном сварочном токе. Следует применять тугоплавкое покрытие электрода, образующее «че­хольчик», в котором удерживается расплавленный металл электрода. Ду­га должна быть как можно ко­роче для облегчения перехода ка­пель металла электрода в кратер шва.

Выбор способа и порядка выпол­нения сварных швов зависит главным образом от толщины металла и протяженности шва. При сварке тонколистовой стали необходимо стро­гое соблюдение техники выполнения сварных швов. Особую опасность представляют сквозные прожоги и проплавление металла.

Сварка тонкого металла

рис.8

Сталь толщиной 0,5 … 1,0 мм следует сваривать внахлестку с проплавлением через верхний лист (рис. 8, а) или встык с укладкой между свариваемыми кромками стальной полосы (рис. 8, б). Во втором случае рас­плавление кромок должно происхо­дить при косвенном воздействии дуги. Сварку производят на пониженных режимах.  Рекомендуются следующие режимы сварки:

Толщина металла, мм 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
Диаметр электрода, мм 1 1,6…2 2 2,5 3
Сварочный ток, А 10…20 25…35 40…50 50…70 60…90

Свар­ку ведут на массивных теплоотводя­щих медных подкладках. Такой способ теплоотвода предохраняет металл от сквозного прожога и способствует хорошему формированию шва. Тонко­листовую сталь можно сваривать с отбортовкой кромок (рис. 8, в). Сварку производят постоянным то­ком неплавящимся электродом (угольным или графитовым) диаметром 6… 10 мм при сварочном токе 120… 160 А.

Сварка толстого металла

Рис.9

Металл большой толщины свари­вают в несколько проходов, заполняя разделку кромок слоями. При толщине металла 15 … 20 мм сварку выполняют секциями способом двойного слоя (рис. 9, а). Шов разбивают на участки длиной 250… 300 мм и каж­дый участок заваривают двойным сло­ем. Второй слой накладывают после удаления шлака по неостывшему пер­вому. При толщине металла 20 … 25 мм и более применяют сварку каска­дом (рис. 9, б) или сварку горкой (рис. 9, в). Каскадный способ заклю­чается в следующем. Весь шов разбивают на участки и сварку ведут непрерывно. Закончив сварку слоя на первом участке сваривают первый слой на втором участке и продолжают сварку на первом участке, наклады­вая второй слой по неостывшему первому слою, и т. д. Сварка горкой является разновидностью сварки кас­кадом, обычно выполняется двумя сварщиками одновременно и ведет­ся от середины шва к краям. Такие способы сварки обеспечивают более равномерное распределение температуры и значительное снижение сва­рочных деформаций.

Способы выполнения сварных швов по длине зависят от их протяженности. Условно принято различать: короткие швы длиной до 250 мм, средние швы длиной 250… 1000 мм и длинные швы протяженностью более 1000 мм. Короткие швы выполняют сваркой на проход (рис. 10, а). Швы средней длины сваривают либо от се­редины к краям (рис. 10, б), либо обратноступенчатым способом (рис. 10, в). Обратноступенчатый способ зак­лючается в том, что весь шов разби­вают на участки и каждый участок сваривают в направлении, обратном общему направлению сварки. Конец каждого участка совпадает с началом предыдущего. Длина участка выби­рается в пределах 100… 300 мм в зависимости от толщины металла и жесткости свариваемой конструк­ции. Длинные швы сваривают также обратноступенчатым способом.

Протяженность сварных швов

Рис.10

Сварка при низких температурах отличается следующими основными особенностями. Стали изменяют свои механические свойства, понижается ударная вязкость и уменьшается угол загиба, ухудшаются пластические свойства и несколько повышается хрупкость, а отсюда склонность к об­разованию трещин. Это особенно за­метно у сталей, содержащих углерод более 0,3%, а также у легированных сталей, склонных к закалке. Металл сварочной ванны охлаждается значи­тельно быстрее, а это приводит к повышенному содержанию газов и шлаковых включений и, как следст­вие, — к снижению механических свойств металла шва. В связи с этим установлены следующие ограничения сварочных работ при низкой темпе­ратуре. Сварка стали толщиной более 40 мм при температуре 0°С допускается только с подогревом. Подог­рев необходим для сталей толщиной 30…40 мм при температуре ниже  10°С, для сталей толщиной 16… 30 мм при температуре ниже — 20°С и для сталей толщиной менее 16 мм при температуре ниже — 30°С.

Для подогрева применяют горелки, индукционные печи и другие нагре­вательные устройства. Сварочный ток на 15…20% выше нор­мального. Рабочее место должно быть защищено от ветра и снега.

Высокопроизводительные способы сварки.

Сварка с глубоким проплавоением

Рис.11

Сварка с глубоким проплавлением (методом опирания). Для получения глубокого проплавления используют элёкгрод 4 (рис. 11) с утолщен­ным покрытием. Стержень электрода плавится быстрее покрытия, поэтому на конце электрода образуется «чехольчик». Опираясь этим чехольчиком на кромки свариваемого изделия, перемещают электрод вдоль шва 3 без колебательных движений (1 — шлак, 2—металл шва, 5 — основной ме­талл). Для получения узких швов рекомендуется усиливать нажим на электрод в направлении сварки, а для получения широких швов нажим необходимо ослаблять.

Такой метод обеспечивает повы­шение производительности сварки на 50… 70% за счет уменьшения рас­хода наплавляемого металла на еди­ницу длины шва. Короткая дуга и большая концентрация теплоты зна­чительно увеличивают глубину проплавления основного металла. В зак­рытой чехольчиком зоне дуги потери металла на угар и разбрызгивание минимальные. Сварочный ток может быть повышен на 40 … 60% по сравнению с нормальным. Метод особенно эффективен при сварке угловых и тавровых соединений в нижнем положении или «в лодочку». Сварка таким методом не требует высокой квалификации и легко осваивается сварщиком.

 

Сварка пучком электродов

Рис.12

Сварка пучком электродов (рис. 12). Два или несколько электродов с качественным покрытием связывают в двух-трех местах по длине тонкой проволокой, а оголенные от покрытия концы прихватывают сваркой. Через электрододержатель ток подводится одновременно ко всем электродам. Дуга возбуждается на том электроде, который ближе к свариваемому изделию. По мере проплавления дуга переходит от одного электрода к другому. При таком методе электрод нагревается значительно меньше что позволяет работать при больших токах. Например, при трех электродах диаметром 3 мм допустимый сварочный ток достигает 300 А. Потери металла на угар и разбрызгивание не возрастают. При этом производительность сварки повышается в 1,5 … 2 раза. Коэффициент наплавки электродов увеличивается, так как стержни электродов все время подогреваются теплотой дуги. Однако пучком электродов невозможно обеспечить хороший провар корня шва. Поэтому приходится предварительно одиночным электродом проваривать корень разделки и затем производить сварку шва пучком электродов. Этот метод дает высокую производительность при наплавочных работах.

Сварка трехфазной дугой

рис. 13

Сварка трехфазной дугой. Сварка осуществляется двумя электродами, изолированными друг от друг (рис. 13, а). К электрододержателю подводят две фазы источника тока, а третью фазу подводят к свариваёмому изделию. Возбуждаются и одновременно горят три сварочные дуги: по одной между каждым эдактродом и изделием и третья между электродами. Такая схема значительно повышает устойчивость горения дуги, улучшает степень использования теплоты дуги и позволяет снизить напряжение холостого хода.

При сварке трехфазной дугой при­меняют также следующие схемы: сварку двумя одинарными электрододержателями (рис. 13, б); сварку од­ним одинарным электрододержателем и вторым электродом, уложенным в разделку шва изолированно от сва­риваемого изделия (рис. 13, в); сварку пучком электродов, из которых только два токоведущие, а остальные холос­тые (т. е. не включены в сварочную цепь и расплавляются от теплоты ду­ги) . Сварка трехфразной дугой приме­нима при любых соединениях в ниж­нем и наклонном положениях. Такой метод особенно можно рекомендовать для сварки в нижнем положении и «в лодочку» угловых и тавровых сое­динений.

сварка ванным способом

Рис. 14

Сварка ванным способом. Ванный способ применяют при сварке сты­ков арматуры железобетонных конст­рукций (рис. 14, а). Сущность способа заключается в следующем: к стержням арматуры в месте стыка приваривают стальную форму, в которой теплотой дуги создают ванну расплав­ленного металла, непрерывно подогре­ваемую дугой. От теплоты металла ванны плавятся торцы свариваемых стержней, образуется общая ванна ме­талла шва и затем при остыва­нии —сварное соединение. При сварке вертикальных швов в качестве фор­мующей детали применяют штампо­ванную форму из листовой стали (рис. 14, б), которую приваривают к нижнему стержню. Затем прихватывают конец верхнего стержня к нижнему и переходят к заполнению формы наплавляемым металлом. Для выпуска шлака прожигают электро­дом отверстия в стенке формы, кото­рые затем заваривают. Процесс свар­ки ведут при больших токах. Напри­мер, для электродов диаметром 5…6 мм сварочный ток достигает 400… 450 А. Сварку при низких температу­рах выполняют током выше установ­ленного на 10… 12%. Зазор между торцами свариваемых стержней дол­жен быть не менее удвоенного диа­метра электрода. Сварку можно выполнять одним или несколькими электродами одновременно. Ванный способ значительно уменьшает расход электродов и электроэнергии и снижает трудоемкость и себестоимость сварочных работ.

Деформации и напряжения при сварке.

Сварочные деформации и напряже­ния являются следствием многих при­чин. Они значительно снижают механическую прочность сварной конструкции. Основными причинами воз­никновения сварочных деформаций и напряжений являются неравномерное нагревание и охлаждение изделия, литейная усадка наплавленного металла и структурные превращения в металле шва.

Неравномерное нагревание и охлаждение вызывают тепловые напря­жения и деформации. При сварке происходит местный нагрев небольшого объема металла, который, рас­ширяясь, воздействует на близлежащие менее нагретые слои металла. Напряжения, возникающие при этом, зависят главным образом от темпе­ратуры нагрева, коэффициента линей­ного расширения и теплопроводности свариваемого металла. Чем выше тем­пература нагрева, а также чем боль­ше коэффициент линейного расшире­ния и ниже теплопроводность металла, тем большие тепловые напряжения и деформации развиваются в сваривае­мом шве.

Литейная усадка вызывает напря­жения в сварном шве в связи с тем, что при охлаждении объем наплавленного металла уменьшается. Вслед­ствие этого в близлежащих слоях металла возникают растягивающие силы. Чем меньше количество рас­плавленного металла, тем меньшие возникают напряжения и деформации.

Структурные превращения вызы­вают растягивающие и сжимающие напряжения в связи с тем, что они в некоторых случаях сопровождаются изменением объема свариваемого ме­талла. Например, у углеродистых сталей при нагреве происходит об­разование аустенита из феррита — этот процесс сопровождается уменьшением объема. При больших скорос­тях охлаждения высокоуглеродистых сталей аустенит образует мартенситную структуру, менее плотную, чем аустенит; этот процесс сопровождает­ся увеличением объема. При сварке низкоуглеродистой стали напряжения, возникающие от структурных прев­ращений, небольшие и практического значения не имеют. Стали, содержа­щие более 0,35% углерода, и боль­шинство склонных к закалке легиро­ванных сталей дают значительные объемные изменения от структурных превращений. Вследствие этого развивающиеся напряжения оказываются достаточными для возникновения тре­щин в шве.

Внутренние напряжения умень­шают прочность сварной конструк­ции. Кроме того, если сварной шов нагружен внешними силами, то внут­ренние напряжения, накладываясь на напряжения от внешних сил, снижают запас прочности конструкции, а в не­которых случаях могут вызвать ее разрушение. Для уменьшения внут­ренних напряжений и деформаций применяют ряд технологических мер и приемов наложения сварных швов. Важное значение имеют правильный выбор конструкции изделия, располо­жение сварных швов, последователь­ность их выполнения и режимы сварки.

Способы уменьшение внутренних напряжений

Рис. 15

Уменьшения внутренних напряже­ний достигают следующими мерами. Длинные швы выполняют обратноступенчатым способом на проход (рис. 15, а). Многослойную сварку выполняют каскадным способом или горкой. При этом хорошие результаты дает послойная проковка шва (кроме первого и последнего слоя). Швы накладывают с таким расчетом, чтобы последующий шов вызывал деформации, обратные возникшим от предыдущего шва (рис. 15, б, в). Последовательность выполнения швов должна допускать свободную дефор­мацию элементов конструкций. Напри­мер, при сварке настила из несколь­ких листов следует в первую очередь выполнять швы, соединяющие листы полос, и лишь затем швы, соединяю­щие эти полосы между собой (рис. 16).

Сварка настила из нескольких листов

Рис. 16

Для вязких металлов могут быть рекомендованы способы сварки, значительно снижающие остаточные деформации. Первый способ: элементы свариваемой конструкции закрепляют в сборочно-сварочном приспособлении, в которой изделие собирают, сваривают и оставляют до полного остывания. Второй способ, широко применяемый на практике, заключа­ется в интенсивном отводе теплоты, например, частичным погружением из­делия в воду, охлаждением струей воды, применением различных мед­ных подкладок.

У сталей, склонных к образованию закалочных структур, резкое охлаждение сварного шва и околошовной зоны вызывает значительные внутренние напряжения и даже появление трещин в наплавленном металле. Для уменьшения разности темпе­ратур в изделии и обеспечения медленного охлаждения применяют предва­рительный подогрев изделия. При сварке в условиях низких темпера­тур такой подогрев обязателен даже для низкоуглеродистых сталей.

Для снятия внутренних напряже­ний иногда применяют термическую обработку сварных изделий, главным образом отжиг или нормализацию. Отжиг применяют полный или низко­температурный. Полный отжиг заклю­чается в нагреве изделия до 800… 950°С, выдержке при этой темпе­ратуре и последующем медленном охлаждении вместе с печью. В резуль­тате такой обработки пластичность и вязкость наплавленного металла и металла зоны термического влияния возрастают, а твердость металла сни­жается. При этом в сварном изделии полностью снимаются внутренние на­пряжения. Низкотемпературный от­жиг (или высокий отпуск) заключается в нагреве сварного изделия до 600… 650°С, выдержке при этой температуре и последующем охлаж­дении вместе с печью. Так как температура нагрева ниже критичес­кой, структурные изменения в металле не происходят. При меньших темпе­ратурах нагрева сварочные напряжения снимаются частично.

Нормализация заключается в нагреве изделия до температуры на 30… 40° С выше критической, вы­держке при этой температуре и охлаждении на воздухе (т. е. с несколько большей скоростью, чем при отжиге). Такая обработка является наилучшей для сварных изделий, так как не только снимает внутренние напряжения, но позволяет получить мелкозернистую структуру металла. Особенно следует рекомендовать нор­мализацию для сварных изделий из низкоуглеродистых сталей, содержа­щих углерода менее 0,25%. Для термо­обработки крупногабаритных сварных изделий применяют мощные термо­печи.

Поделись статьёй с друзьями! Пусть и другие узнают о нас!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *