В процессе выполнения сварочных работ получаются различные способны соединять не только металлы, но и другие разнородные материалы. Состыкованные в неразъемный узел элементы представляют собой соединение, которое можно разграничить на несколько участков.
Соединение, полученное в процессе сварки, разбивают на такие зоны:
В зависимости от расположения стыкуемых изделий друг относительно друга соединения делятся на такие типы:
Сварочные соединения также характеризуют виды сварочных швов, квалифицировать которые можно по некоторым признакам.
Существует несколько параметров, по которым можно охарактеризовать все полученные сварочные швы:
Различают такие положения сварки:
Разбивка по протяженности:
Эта конструктивная особенность применяется в том случае, когда толщина металла, используемого для сварки, больше размера 7 мм. Разделка кромок - это удаление металла с кромок в определенной форме. Данный процесс выполняется при однопроходной сварке стыковых швов. Это необходимо для того, чтобы получить правильный сварочный шов. Что касается толстого материала, разделка необходима для того, чтобы проплавить первоначально корневой проход и затем следующими наплавляемыми валиками, равномерно заполняя полость, проварить металл по всей толщине.
Разделку кромок можно выполнять, если толщина металла не меньше 3 мм. Потому что более низкое ее значение приведет к прожогам. Разделка характеризуется такими конструктивными параметрами: зазор - R; угол разделки кромок - α; притупление - с. Расположение этих параметров показывает чертеж сварочного шва.
Разделка кромок увеличивает количество расходных материалов. Поэтому данную величину всячески пытаются минимизировать. Она подразделяется на несколько видов по конструктивному исполнению:
Для малых толщин свариваемого материала от 3 до 25 мм обычно применяется односторонняя V-образная разделка. Скос может выполняться на обоих торцах или на одном из них. Металл толщиной 12-60 мм целесообразно сваривать с двухсторонней X-образной разделкой. Угол α при разделке в X, V форме равен 60º, если скос выполняется только на одной кромке, тогда значение α будет равно 50º. Для толщины 20-60 мм наиболее экономным будет расход наплавляемого металла при U-образной разделке. Скос также может быть выполнен по одному или по обоим торцам. Притупление составит 1-2 мм, а значение зазора будет равно 2 мм. Для большой толщины металла (свыше 60 мм) самым эффективным способом будет щелевая разделка кромок. Для сварного соединения очень важна данная процедура, она влияет на несколько факторов шва:
Согласно нормативным документам наличие сварочных швов показывается на или на общем виде. Изображаются сварочные швы сплошными линиями, если они видимые. А если наоборот - то штриховыми отрезками. От данных линий отводятся выноски с односторонними стрелками. Условное обозначение сварочных швов выполняется на полке от выноски. Надпись делается над полкой, если шов находится на лицевой стороне. В обратном варианте обозначение будет находиться под полкой. Сюда включается информация о шве в такой последовательности:
○ - замкнутый шов;
┐ - сварка шва производится при монтаже.
Эти знаки также наносятся сверху полки, если сварочный шов на чертеже видимый, и под ней, когда невидимый:
Для упрощения, если все швы конструкции выполнены по одному ГОСТу, имеют одинаковые разделки кромок и конструктивные размеры, обозначение и стандарт на сварку указываются в технических требованиях. В конструкции могут быть не все, но большое количество одинаковых швов. Тогда их разбивают по группам и присваивают им порядковые номера в каждой группе в отдельности. На одном шве указывают полное обозначение. На остальных ставят только порядковые номера. Количество групп и число швов в каждой из них должно быть указано в нормативной документации.
Однослойный однопроходный шов выполняется за один проход. При сварке металла большой толщины шов выполняют слоями, каждый из которых накладывают за один проход (многослойный ) или за несколько проходов (многослойный многопроходный ).
Сварка за один проход предпочтительнее при ширине шва не более 14-16 мм, т.к. дает меньше остаточных деформаций. При толщине металла более 15 мм сварка каждого слоя "напроход" нежелательна. Первый слой успевает остыть, и в нем возникают трещины
чаще - для стыковых швов
I - VI - очередность нанесения слоев
чаще - для угловых и тавровых
I - III - очередность нанесения слоев; 1 - 8 - очередность наложения швов
Для равномерного прогрева металла по всей длине швы накладывают:
При способе двойного слоя второй слой накладывают по неостывшему первому после удаления сварочного шлака в противоположном направлении на длине 200-400 мм
ПРИ КАСКАДНОМ МЕТОДЕ шов разбивают на участки по 200 мм. После сварки первого слоя первого участка, не останавливаясь, продолжают укладывать первый слой на соседнем участке.Тогда каждый последующий слой накладывается на не успевший остыть металл предыдущего слоя
СВАРКА «ГОРКОЙ» - разновидность каскадного метода. Ведется двумя сварщиками 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. Применяют при соединении деталей из сталей, закаливающихся при сварке
Угловые швы могут быть однослойными и многослойными (рис 5-38, а, в) В некоторых случаях в угловых швах тавровых соединений требуется полный провар одного из соединяемых элементов (рис 5-39, а-в) Прочность углового шва зависит от его длины, механических свойств металла шва и величины расчетного параметра, определяющего наименьшее сечение, по которому происходит разрушение соединения
Однослойные угловые швы. Эти швы получают за счет вводимого в сварочную ванну дополнительного металла, заполняющего угол между сопрягаемыми деталями (так называемая внешняя часть шва), и основного металла, образующего внутреннюю часть шва (рис 5-40) Отношение между этими частями зависит от способа и режима сварки Наиболее часто применяют однослойные угловые швы без полного провара Конфигурацию однослойного углового шва определяют такие параметры, как катеты внешней части шва k, глубина проплавления по месту сопряжения свариваемых деталей s, расчетный параметр шва /z, толщине шва #, ширина шва 6, коэффициент формы шва *ф (рис 5-41), площадь проплавления основного металла, площадь внешней части шва и суммарная площадь шва.
При сварке вручную покрытыми электродами и полуавтоматической сварке в углекислом газе и под флюсом на токах до 250 А сечение шва образуется в основном за счет его внешней части (рис 5-42, а). При этом расчетный параметр шва равен QJk, а коэффициент формы шва приближается к 2
При полуавтоматической сварке под флюсом и в углекислом газе проволокой сплошного сечения на токах более 250 А без поперечного колебания электрода и при сварке специальными покрытыми электродами, обеспечивающими глубокое проплавление основного металла, на характерных для рассматриваемых случаев режимах шов формируется за счет внешней части и провара основного металла (рис 5-42, б). Расчетный параметр такого шва равен 0,85£, а коэффициент формы шва изменяется в пределах 1,5-1,6. При автоматической сварке под флюсом на характерных для этого случая режимах глубина проплавления увеличивается (рис. 5-42, в) и расчетный параметр достигает значения l,0fe Коэффициент формы шва составляет 1,3-1,4 Характер формирования и разрушения швов, сварных различными способами, ясен из рис 5-43 Зависимость между расчетным параметром и катетом швов, выполненных различными способами (рис. 5-44), распространяется на многослойные и однослойные швы, сваренные вручную, и однослойные швы, сваренные под флюсом и в углекислом газе. Штриховой линией
на рис. 5-44 обозначены случаи," когда однослойный шов может быть выполнен только в положении в лодочку. Для нормального формирования угловых швов при сварке в угол максимальные размеры катетов не должны превышать h9 мм. В случае сварки в лодочку максимальные размеры катетов составляют 16 мм при автоматической сварке под флюсом и 12 мм при полуавтоматической сварке под флюсом и в углекислом газе и при ручной дуговой сварке. Швы большого сечения сваривают в несколько слоев.
Путем применения специальных режимов сварки величину расчетного параметра шва можно довести до l,3fe, для данного случая ^ 1. Швы со столь малым значением коэффициента формы даже при сварке низкоуглеродистых и низколегированных конструкционных сталей обладают пониженной стойкостью против образования кристаллизационных трещин. Поэтому режимы сварки, обеспечивающие такое формирование шва, не находят пока практического применения. Все сказанное справедливо для случая сварки сталей, для которых увеличение доли участия основного металла в металле шва не оказывает отрицательного влияния на его свойства (стойкость против трещин, механические свойства и др.).
Увеличение проплавления основного металла при механизиро-
ванных способах сварки позволяет уменьшить сечение внешней части шва, что дает значительный экономический эффект. Данные о размерах внешних катетов швов, при которых обеспечивается равнопрочность однослойных угловых швов, выполненных различными способами дуговой сварки на типичных для них режимах, приведены на рис. 5-44. Швы сваривают в положении в лодочку или в угол (рис. 5-45, а-в).
При сварке угловых швов трудно обеспечить поджатие флюсомедной, асбестовой или другой подкладки к основанию шва. Сварку, как правило, несмотря на принципиальную возможность применения подкладок, ведут на весу. Поэтому зазор между деталями при сварке в положении в лодочку, вручную покрытыми электродами и полуавтоматом под флюсом и в защитном газе не должен превышать 2 мм, а при автоматической сварке под флюсом 1,5 мм. При сварке шва в угол зазор не должен превышать 3 мм. Места с увеличенным зазором обычно подваривают беглым швом вручную или же механизированным способом со стороны, обратной наложению первого шва Подварочный слой переваривают при наложении основного шва
При автоматической сварке нахле-сточного соединения при толщине верхнего листа до 8 мм возможна сварка
углового шва вертикальным электродом с оплавлением кромки (рис. 5-45, г). При механизированной сварке прерывистые швы заменяют, как правило, сплошными швами меньшего сечения.
При двусторонней автоматической сварке под флюсом угловых швов тавровых соединений за счет выбора режима можно обеспечить полный провар стенки без разделки кромок при толщине ее до 14 мм при однодуговой сварке и до 18 мм при многодуговой сварке (см. рис. 5-39, а). При большей толщине стенки и выполнении шва в один слой необходимо прибегать к разделке кромок или установлению обязательного зазора. Эти меры позволяют увеличить толщину провариваемого листа до 17 и 21 мм соответственно.
При полуавтоматической сварке под флюсом и в углекислом газе проволокой сплошного сечения можно достичь полного про-вара при толщине металла до 8 мм без разделки кромок и до 11 мм при разделке кромок или обязательном зазоре. Получение гарантированного провара стенки в производственных условиях - весьма сложная задача. Для направления участка максимального провара по месту сопряжения деталей рекомендуется сдвигать ось электрода на стенку или выполнять сварку в положении несимметричной лодочки (см. рис. 5-45, б). Для повышения производительности следует увеличивать провар основного металла, количество вводимого в шов за единицу времени дополнительного металла и учитывать реальные механические свойства однослойных угловых швов, которые при сварке обычными сварочными проволоками значительно превосходят учитываемые при расчете.
Многослойные угловые швы. Многослойные угловые швы в большинстве случаев также выполняют без полного провара одного из элементов. Для многослойных угловых швов, свариваемых вручную и механизированными способами на токах до 250 А, расчетный параметр шва определяют из зависимости h = - 0,7&. Для швов, выполняемых механизированной сваркой на токах более 250 А, сечение шва может быть несколько уменьшено
за счет провара, обеспечиваемого по месту сопряжения соединяемых элементов при наложении первого слоя,
Зависимость между катетами равнопрочных многослойных угловых швов, выполненных на низкоуглеродистых и низколегированных сталях вручную и механизированными способами, приведена на рис. 5-46, а, б. Размеры катетов первого слоя приняты в соответствии с данными, приведенными на стр. 202. Многослойный шов, сваренный вручную, на участке, обозначенном штриховой линией, может быть заменен однослойным швом, выполненным механизированными способами. При электрошлаковом процессе угловые швы тавровых соединений любого сечения сваривают за один проход с полным (рис. 5-47) или неполным проваром стенки.
Техника сварки многослойных угловых швов при положении в лодочку не отличается от сварки стыковых швов. При выполнении швов в угол техника сварки значительно усложняется, так как требуется точное ведение электрода по оси соединения. Отклонение конца электрода в этом случае не должно превышать ±1 мм. Угол наклона электрода поперек шва обычно составляет 20-30° к вертикали. Резкое смещение электрода в сторону вертикального элемента вызывает образование подрезов и наплывов. При смещении электрода в другую сторону наблюдается натек металла на горизонтально расположенный элемент.
число слоев определяют по формуле
Площадь сечения части шва, образованного за счет
электродного металла, мм2; Fc - площадь сечения слоя, мм2; ky- коэффициент, учитывающий увеличение сечения шва за счет зазоров, обычно равный 1,2.
Максимальное значение Fc выбирают по технологическим соображенийм.
В некоторых случаях при сварке тавровых соединений, работающих в условиях знакопеременных нагрузок, проектом предусмотрен полный провар стенки. Чтобы добиться полного провара стенки (кроме условий, оговоренных ранее), производят разделку кромок и заварку образовавшейся полости в несколько слоев (см. рис 5-39, б, в).
Односторонняя раздеяка кромок и наличие выступающей полки затрудняют проплавление вершины соединения и получение благоприятной в отношении стойкости против кристаллизационных трещин формы провара. Поэтому достижение надлежащего jt стабильного качества при сварке тавровых и угловых соединений с полным проваром является сложной задачей, требующей весьма тщательного выполнения всех (особенно первого) слоев. При электрошлаковом процессе техника выполнения углового шва с полным проваром стенки сходна с техникой сварки стыкового шва.
Производительность по основному бремени при сварке угловых швов, так же как для стыковых швов, характеризуется временем, затрачиваемым на его выполнение, или скоростью сварки. При однослойной сварке скорость ее равна скорости передвижения источника теплоты. При многослойной сварке скорость определяется по формуле (5-1). Повышения производительности при сварке однослойных угловых швов можно достичь путем уменьшения внешней части шва за счет увеличения глубины проплав-ления по месту сопряжений полки и стенки (величина s на рис. 5-41), увеличения количества вводимого в шов за единицу времени дополнительного металла и учета реальной прочности металла шва, которые, как показывают статистические данные, значительно превышают расчетные. Пути повышения производительности при сварке угловых многослойных швов те же, что и при стыковых многослойных швах (см. рис. 5-10).
Прорезные швы. При сварке прорезных швов должно быть обеспечено плотное прижатие листов друг к другу. Если зазор превышает 1,0-1,5 мм, возможны прожог верхнего листа и вытекание сварочной ванны в зазор между соединяемыми элементами. Выполнение прорезных швов возможно при автоматической сварке под флюсом при толщине верхнего листа не более 12 мм. Сложность сборки под сварку (необходимость обеспечить малый зазор между листами) и трудности контроля качества и исправления дефектных участков приводят к тому, что прорезные швы находят весьма ограниченное применение Хорошие результаты получают при выполнении прорезных швов электроннолучевым процессом.
Электрозаклепки. При сварке электрозаклепками нахлесточ-ного соединения зазор между сопрягаемыми листами не должен превышать 1 мм. Диаметр отверстия в верхнем листе должен не менее чем на 4-5 мм превышать диаметр сварочной проволоки. Возможна сварка электрозаклепками без образования отверстия в верхнем листе. Диаметр электрозаклепки обычно принимают равным двум-четырем толщинам свариваемого металла. Сварку электрозаклепок производят с подачей проволоки или без нее. Во втором случае дуга горит до естественного обрыва. При сварке тонколистовых конструкций применяют точечные угловые швы, состоящие из отдельных, расположенных друг от друга на определенных расстояниях точек. Сварку таких швов выполняют полуавтоматом под флюсом или в углекислом газе. Держатель перемещают от точки к точке без обрыва дуги.
Особенности сварки стыкового шва и подготовки кромок под сварку определяются толщиной основного металла. При небольшой толщине металла - до 5-6 мм- кромки соединяемых листов не требуют особой подготовки и должны быть лишь обрезаны достаточно правильно, чтобы обеспечить взаимную параллельность и постоянство зазора между ними на всём протяжении сварного шва. Операция сварки при этом сходна с наплавкой валика, нужно лишь обращать особое внимание на. равномерность расплавления обеих кромок, для чего концу электрода сообщается поперечное колебательное движение. Сечение шва получается со значительным усилением, составляющим от 50 до 100% толщины основного металла. Основной трудностью сварки стыкового соединения является правильное формирование обратной стороны шва.
В этом случае при отступлениях от нормального режима сварки возникают следующие дефекты. При недостаточном подводе тепла вся толщина листов не проплавляется и получается непровар сечения (фиг. 63). При чрезмерном подводе тепла получается сквозное проплавление металла, и расплавленный металл вытекает из объёма шва, образуя с обратной стороны натёки, а иногда и сквозные отверстия - прожоги.
Идеальное сечение шва с полным проплавлением сечения листов и отсутствием натёков с обратной стороны получить при сварке довольно трудно. Сварщику не видна обратная сторона шва, поэтому достаточно незначительных отступлений в режиме сварки, чтобы вызвать появление непровара или натёков с обратной стороны. Опасаясь прожогов и натёков, сварщик обычно работает на режиме, вызывающем появление непровара сечения шва. Средняя величина непровара в значительной степени зависит от квалификации сварщика. У малоквалифицированного сварщика величина непровара может достигать 50 и более процентов от толщины листа. Многое зависит также от качества применяемых электродов.
Швы с непроваром сечения при статическом испытании часто показывают удовлетворительную прочность, поэтому как исключение подобные швы могут быть допущены в мало ответственных конструкциях, работающих при статической нагрузке. Влияние непровара в этом случае компенсируется усилением шва со стороны сварки. При более ответственных конструкциях, в особенности работающих при переменной или ударной нагрузке, швы с непроваром сечения недопустимы и неоднократно служили причиной аварий и разрушений сварных изделий. Непровар действует как надрез и ведёт к быстрому разрушению конструкции. Поэтому для швов ответственных сварных изделий необходимо принимать меры, гарантирующие отсутствие непровара сечения шва. Непровар может быть устранён подваркой обратной стороны или применением подкладок. Подварка состоит в наложении дополнительного валика уменьшенного сечения с обратной стороны шва (фиг. 64).
Подварка является надёжным методом устранения непровара. Недостатком подварки является значительное увеличение трудоёмкости работ на 30-40 и более процентов, кроме того, обратная сторона шва часто мало доступна или её приходится варить в неудобном, например потолочном, положении. Подварка широко при-меняется на практике. Обратная сторона шва может быть недоступной для сварки, тогда применение подварки отпадает, например при сварке стыков труб. Применение подкладок даёт возможность проварить всё сечение при работе с одной стороны и получить шов высокой прочности за один проход, не прибегая к подварке обратной стороны.
Подкладки под стыковые швы разделяются на съёмные, удаляемые по окончании сварки, и несъёмные или глухие, остающиеся приваренными к обратной стороне шва. Сварка с подкладками имеет ряд преимуществ: работа ведётся лишь с одной наиболее удобной и доступной стороны шва, производительность сварки значительно возрастает, так как сварщик, не опасаясь прожогов и натёков, работает на повышенных режимах и увеличенных скоростях сварки. Съёмные подкладки обычно изготовляются из красной меди. Вследствие высокой теплопроводности меди достаточно массивные подкладки не оплавляются при соприкосновении с жидким металлом и по окончании сварки легко могут быть удалены со шва. При интенсивной работе и массовом производстве однотипных изделий медные подкладки могут охлаждаться проточной водой, Соответствующими приспособлениями должно быть обеспечено плотное прилегание свариваемого металла к медным подкладкам на всём протяжении сварного шва. Остающиеся несъёмные или глухие подкладки обычно представляют собой стальную полоску толщиной 3-4 мм и шириной около 50 мм. По окончании сварки стальная подкладка оказывается приваренной наглухо к сварному шву и остаётся на нём. Стык трубы с вкладным стальным кольцом- подкладкой, широко применяющийся в практике сварки различных трубопроводов, показан на фиг. 65. Целесообразно, где это возможно, использовать в качестве подкладки элементы самой сварной конструкции.
Дополнительные трудности представляет стыковая сварка очень тонкого материала, толщиной менее 1,5 мм. В настоящее время разработаны специальные электроды для сварки малых толщин, например электроды МТ, обеспечивающие особо устойчивое горение дуги. Применение этих электродов и дополнительных приспособлений, позволяющих точно регулировать малые силы тока, позволяет успешно проводить сварку Металлической дугой стальных листов толщиной от 0,8 до 1,5 мм. Стыковая сварка стальных листов без предварительной разделки кромок может быть применена и для больших толщин при условие выполнения сварки с двух сторон (фиг. 66).
Таким приёмом можно сварить листы толщиной 8-12 мм. Недостатком подобного соединения является значительная вероятность получения непровара сечения и включений шлаков и окислов по оси шва причём этот дефект не может быть обнаружен внешним осмотром и вскрывается лишь рентгеновским просвечиванием и другими приёмами.
В большинстве случаев при толщине металла свыше 5 мм прибегают к предварительной разделке или скосу кромок; при этом различают швы односторонние и двусторонние. Нормальная разделка кромок под односторонний стыковой шов, так называемая V-образная разделка, показана на фиг. 67.
Собранный и подготовленный под сварку шов характеризуется тремя основными размерами: Углом разделки а (иногда даётся половинная его величина - скос кромки а/2), притуплением кромки или нескошенной частью а и зазором между кромками о. Увеличение угла разделки или раскрытия кромок облегчает сварку и доступ к нижним слоям металла, но увеличивает количество наплавленного металла и трудоёмкость выполнения шва. Притупление кромки облегчает сборку и уменьшает возможность прожога металла в вершине шва. Зазор облегчает доступ к нижним слоям металла и провар всего сечения.
На основании многолетней практики наших заводов общепринятыми являются следующие размеры элементов разделки кромок под односторонний шов. Угол разделки а =60-70° или угол скоса кромки а/2 = 30-35°. Притупление кромки равно 2-3 мм, а на толщинах свариваемого металла свыше 20 мм - до 4- 5 мм. Зазор принимается от 2 до 4 мм, возрастая с увеличением толщины металла. Указанный шов может быть применён для толщины металла от 5 до 40 мм и выше. При значительной толщине металла шов выполняется в несколько слоев. Толщина слоя обычно делается около 5-6 мм. Наиболее трудной является сварка первого слоя, в котором возможны те же дефекты, что и при сварке листов без скоса кромок, т. е. непровар сечения, натёки и прожоги.
Меры борьбы с указанными дефектами остаются прежние; под-варка обратной стороны и применение съёмных или остающихся подкладок. Перед подваркой обратной стороны в ответственных изделиях рекомендуется вырубить металл на глубину 2-3 мм, т. е. выбрать так называемую контрольную канавку, которая затем перекрывается подварочным или контрольным валиком (фиг. 68). С наружной стороны сечение шва завершается усилением, величина которого в зависимости от толщины металла устанавливается в пределах 3-5 мм. На больших толщинах при многослойной сварке каждый слой отжигается при наложении последующего слоя, что улучшает структуру и механические свойства металла. Не подвергаются отжигу лишь усиление и контрольный или подварочный валик, что следует иметь в виду при металлографическом исследовании и механических испытаниях многослойных сварных швов.
При значительных толщинах металла и достаточной доступности обратной строны шва с односторонним швом конкурирует двусторонний или Х-образный шов, схематически показанный на фиг. 69. Двусторонний шов требует меньше наплавленного металла и меньшей затраты труда сварщика при одной и той же толщине металла. Вторым преимуществом двустороннего шва является большая симметричность сечения, что уменьшает деформацию изделия.
Недостатком двустороннего шва является необходимость производить сварку с двух сторон, что часто вызывает затруднения, а иногда и совсем невозможно.
Между односторонним швом с подваркой обратной стороны и симметричным двусторонним швом существуют переходные формы.
Кроме указанных симметричных форм швов на практике довольно часто применяются несимметричные стыковые швы с неодинаковой подготовкой кромок (фиг. 70).
Швы с плоскими кромками обладают тем недостатком, что сварка вершины шва несколько затруднительна, а на наружной поверхности швы имеют слишком большую ширину. Во многих случаях значительно целесообразнее швы с криволинейными очертаниями кромок, так называемые чашеобразные односторонние и двусторонние швы (фиг. 71), которые повышают качество сварного соединения и удобство сварки. Недостатком этих швов является усложнённая подготовка кромок.
На фиг. 72 показаны формы бортовых и угловых сварных соединений, родственных стыковым соединениям.
Примерные режимы сварки стыковых швов приведены в табл. 8.
В наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.
Сварочные экраны и защитные шторки - в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!
При сварке вертикальных швов применяется только короткая дуга. Сварочный ток в основном минимальный или средний, позволяющий вести непрерывную сварку без отрыва дуги, без подтеков металла шва. Угол наклона электрода к вертикальной плоскости составляет 80°-90°, что способствует более прямому воздействию сварочной дуги на изделие и создает легкость в управлении сварочным процессом (рис. 48). При сварке электродом под углом 45°-60° (рис. 49) искусственно создается «козырек» (неравномерное расплавление покрытия), что мешает управлению сварочным процессом. Обязательно манипулирование электродом на ширину валика в 2-4 диаметра электрода с покрытием.
По мере наполнения сварочной ванны электродным металлом необходимо с каждым переходом из точки 1 в положение 2 и обратно в положение 3 производить подъем, задерживаясь в местах перехода. Задержка по времени должна быть такой, чтобы заполнить кратер электродным металлом и плавно вернуться на противоположную сторону не позднее, чем закристаллизуется там металл шва. Это способствует формированию «нормального» валика без подрезов и с плавным переходом к основному металлу и минимальным перепадам между чешуйками. Поэтому очень важен момент перехода. Ушел раньше - получил подрез и «выпуклый» валик. Передержал - наплыв и грубая чешуйка.
Многие сварщики при сварке вертикальных швов применяют манипулирование электродом «дугой назад», что приводит к чрезмерной выпуклости шва. Это объясняется тем, что большая часть жидкого металла шва стекает в центр сварочной ванны, т.к. в центре шва более высокая температура, чем на краях валика. Методом «дугой назад», спускаясь к центру, увеличиваем количество жидкого металла в центре валика. Такой метод при сварке вертикальных швов исключить.
В зависимости от толщины металла, притупления кромок, величины зазора, рекомендуется применять три способа сварки корневого валика:
1. Сварка «треугольником» (рис. 52) позволяет получить хорошее проплавление при малом зазоре (2 мм и меньше) и максимальном притуплении кромки (от 1 до 2 мм). В процессе сварки жидкая ванна должна находиться под углом, т.е. точка «а» (перемычка жидкого металла в зазоре между кромками) выше линии «б» (кристаллизующейся чешуйки), что позволяет жидкому шлаку стекать вниз, закрывая кристаллизующийся валик, и не мешать проплавлению кромок в зазоре. По окончании электрода кратер следует оставить также под углом. Это необходимо для качественного зажигания нового электрода. Сварочная ванна под углом достигается следующим образом: в начале сварки набирается полочка, затем, поднимаясь сварочной дугой по стенке к зазору, проплавляем притупление кромок в зазоре, затем спускаемся по правой стенке, после чего переходим к левой кромке, формируя сварочный шов. Диаметр электрода 3 мм. Сварочный ток в среднем диапазоне - 90-100 А при Х-образной разделке и минимальный - 80...90 А при V-образной разделке.
2. Сварка «елочкой» (рис. 53) при притуплении кромок и зазоре от 2 до 3 мм позволяет получить хорошее проплавление. Сечение валика средней полноты (меньше, чем при сварке «треугольником») дает возможность сформировать «нормальный» валик. Техника сварки следующая: от зазора по одной из кромок (как бы прижавшись электродом к кромке) спуститься по ней, подавая электрод на себя на небольшое расстояние 5-7 мм, затем с небольшим постоянным подъемом и.подачей электрода от себя вернуться в зазор; проплавить притупление (при необходимости сделать задержку) и спуститься по другой стороне, выполняя те же движения, не допуская подтеков, подрезов, наблюдая за формированием валика и поддерживая точку «а» выше линии «б». Диаметр электрода 3 мм. Сварочный ток для V-образной разделки - 60...90 А, для X-образной разделки - 90...100 А.
3. Сварка методом «лестница» (рис. 54) применяется при максимальном зазоре более 2 мм и минимальном притуплении кромок (или без притупления), что обеспечивает хорошее проплавление, формирование обратного валика. Переход от кромки к кромке производится по прямой с постоянным минимальным подъемом. Сварка ведется короткой дугой, но без опирания на «козырек» покрытия. Задержка на кромках - максимальная, переход - более быстрый, но плавный; сечение валика малое («легкий» валик). Диаметр электрода 3 мм. Сварочный ток минимальный 80 А ± 5 А - для V-образной разделки кромок и средний 90-100 А для Х-образной. Сварочный процесс вести непрерывно (исключение - замена электрода и сварка тонкого металла).
Большое значение для качества сварного шва имеет зажигание дуги. Начало зажигания дуги рекомендуется производить в нижней части застывшего кратера, сбоку или в центре шва, где есть доступ к выборке (рис. 55). Первый проход (из положения 1 в положение 2) следует производить быстро.
Это необходимо для выполнения более «плоского» валика, что позволяет стекать шлаку вниз и избежать зашлаковки при возвращении между первым и вторым проходом, поскольку дуга еще не стабилизировалась, а ванна не набрала определенную температуру. При возвращении через место зажигания (положение 3) следует сделать короткую задержку для проплавления начала сварки, и только после стабильного зажигания дуги и разогрева ванны, не допуская затекания шлака в зазор, необходимо перейти центром электрода в зазор (в положение 4). В точке 4 обязательно сделать задержку. Дуга короткая, горит в основном с обратной стороны разделки, оплавляя застывший шлак с обратной стороны и металлическую перемычку, что позволяет сформировать обратный валик без «ямочек» на месте стыковки электродов. Как только дуга начнет в основном гореть с лицевой стороны и жидкий металл выйдет на лицевую сторону разделки, необходим спуститься электродом по одной из кромок (или по центру шва, в зависимости от расположения шлака) и, сгоняя дугой жидкий шлак, пройти по предыдущему проходу.
При корневом валике малого сечения (сварка «лестницей») после первого прохода по краю кратера необходимо (не допуская зашлаковки в зазоре) сразу перемещать электрод в точку 4 (в зазор).
Второй корневой валик с обратной стороны при Х-образной разделке выполняется электродом диаметром 3 мм на среднем или максимально токе 100-110A. Повышенный сварочный ток необходим для хорошего проплавления обратной стороны корня шва. Предварительно нужно произвести зачистку от шлака, а при необходимости - механическую выборку.
В зависимости от полноты первого или второго корневого валика сварку третьего производить со следующей манипуляцией:
а) когда корневой валик легкий (малого сечения) - вариант 2 или 3 - манипулирование производить «лестницей», проплавляя корневой вали и кромки по краям, при этом обязательно центром дуги (электрода) при манипулировании доходить до края предыдущего валика и произвести задержку;
б) когда корневой валик полный (вариант 1), кроме манипулирования электродом для формирования «нормального» или «вогнутого» второго последующего третьего валиков, помогает в процессе сварки разворот электрода к проплавляемой стенке (плоскости). Это достигается разворотом кисти руки. На рис. 56 показано, в какой момент удобней производит изменение угла электрода. В положении 1 дуга горит на плоскости «а» предыдущем валике, центр дуги направлен на край валика. Электрод расположен приблизительно параллельно плоскости «б». Заполнив кратер электродным металлом и не меняя положения электрода, плавно перейти в положение 2 до касания электродом плоскости «б», а дугой до края валика. Почувствовав опору, произвести разворот кисти (не руки) так, чтобы электрод занял положение 3 (параллельное плоскости «а») и центром дуги проплавлял край предыдущего валика и стенку «б». Заполнив кратер элетродным металлом и не меняя угол электрода, перейти в положение 4, проплавляя дугой предыдущий валик. Коснувшись электродом плоскости «а», произвести разворот кисти и электрода в положение 1 и т.д. С каждым переходом производить подъем электрода в зависимости от формирования валика, ширины и полноты (набранной ванны). При минимальном подъеме и недостаточной скорости манипулирования могут быть подтеки (наплывы) жидкого металла шва на закристаллизовавшийся шов. При чрезмерном подъеме и большой скорости перехода от одной кромки к другой появляются западания, пропуски и подрезы на стенке в зоне шва, на краю и в середине валика. Не рекомендуется производить разворот кисти и электрода в момент перехода от одной кромки к другой. В этом случае трудно сформировать валик в центре шва без подрезов, наплывов и пропусков между чешуйками шва.
При сварке больших толщин применяется многослойная, многопроходная сварка (рис. 57). После корневого валика второй и третий слой варятся электродом диаметром 3 мм или 4 мм (в зависимости от толщины основного металла и от ширины предыдущего валика) в один проход, при этом каждый валик должен быть «вогнутый» или «нормальный», что позволяет добиться качественной сварки последующих валиков. В следующих слоях, при переходе на два, три и более проходов, валики выполняются с небольшим усилением электродом диаметром 4 мм. Между предпоследним валиком каждого слоя и кромкой разделки необходимо оставлять расстояние не менее диаметра электрода с покрытием.
Предпоследний слой не должен выходить за пределы разделки. Рекомендуется оставлять незаполненную разделку от 0,5 мм до 2 мм, что позволяет легче сформировать качественный лицевой слой.
Ширина лицевого слоя равняется ширине разделки плюс половина диаметра электрода с каждой стороны (рис. 58). Рекомендуется применять манипулирование электродом «лестницей» или «дугой вперед».
