Металлургические процессы при сварке - Страница 11

Способы дуговой сварки - Металлургические процессы при сварке

Подробности

Под воздействием теплоты электрической дуги происходит расплавление кромок свариваемого изделия, электродного (или присадочного) металла и покрытия или флюса. При этом образуется сварочная ванна расплавленного металла, окруженная оболочкой (иногда значительной толщины) относительно холодного металла и покрытая слоем расплавленного шлака. При сварке происходит взаимодействие расплавленного металла со шлаком, а также с выделяющимися газами и воздухом. Это взаимодействие начинается с момента образования капель металла электрода и продолжается до полного охлаждения наплавленного металла шва. Основные особенности металлургических процессов, протекающих при сварке, определяются следующими условиями: высокой температурой процесса, небольшим объемом ванны расплавляемого металла, большими скоростями нагрева и охлаждения металла, отводом теплоты в окружающий ванну основной металл и, наконец, интенсивным взаимодействием расплавляемого металла с газами и шлаками в зоне дуги. Высокая температура сварочной дуги значительно ускоряет физико-химические процессы, происходящие при плавлении металла. Она вызывает также диссоциацию (распад) молекул кислорода и азота в атомарное состояние, при котором эти газы, обладая большей химической активностью, более интенсивно взаимодействуют с расплавленным металлом шва. Кроме того, в зоне дуги происходит распад молекул паров воды с диссоциацией молекул водорода. При этом атомарный водород активно насыщает металл шва. Высокая температура способствует выгоранию примесей и тем самым изменяет химический состав свариваемого металла. Небольшой объем ванны расплавленного металла (при ручной сварке 0,5 ...1,5 см8, при автоматической сварке 24 ... 300 см8) и интенсивный отвод теплоты в окружающий ванну металл не дают возможности полностью завершиться всем реакциям взаимодействия между жидким металлом, газами и расплавленным шлаком. Большие скорости нагрева и охлаждения значительно ускоряют процесс кристаллизации, приводят к образованию закалочных структур, трещин и ряду других дефектов. Под воздействием теплоты происходят структурные изменения в металле около шовной зоны, которые также приводят к ослаблению сварного шва.ть представляют сквозные прожоги и проплавление металла. Сталь толщиной 0,5 ... 1,0 мм "следует сваривать внахлестку с проплавлением через верхний лист (рис. 47, а) или встык с укладкой между свариваемыми кромками стальной полосы (рис. 47, б). Во втором случае расплавление кромок должно происходить при косвенном воздействии дуги. Сварку производят на пониженных режимах. Питание дуги - от преобразователей ПС-100-1? или аппарата переменного тока ТС-120, так как они отличаются повышенным напряжением холостого хода и относительно малыми величинами сварочного тока. Рекомендуются следующие режимы сварки. Применяют электроды с покрытием марок МТ или ОМА-2. 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. 47, в). Сварку производят постоянным током неплавящимся электродом (угольным или графитовым) диаметром 6 ... 10 мм при величине сварочного тока 120... 160 А. Применение других способов сварки тонколистового материала рассмотрено в соответствующих главах. Металл большой толщины сваривают в несколько проходов. Разделка кромок может быть заполнена слоями или валиками. При толщине металла 15 ... 20 мм сварку выполняют секциями способом двойного слоя (рис. 48, а). Шов разбивают на участки длиной 250 ... 300 мм и каждый участок заваривают двойным слоем. Наложение второго слоя производят после удаления шлака по неостывшему первому слою. При толщине металла 20 ... 25 мм и более применяют сварку каскадом или сварку горкой. Каскадный способ заключается в следующем. Весь шов разбивают на участки и сварку ведут непрерывно. Окончив сварку слоя на первом участке, продолжают выполнение следующего слоя второго участка по неостывшему предыдущему слою, как показано на рис. 48, б. Сварка горкой является разновидностью сварки каскадом и обычно выполняется двумя сварщиками одновременно. Сварка горкой ведется от середины шва к краям, как показано на рис. 48, в. 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 ... 1000мм и длинные швы протяженностью более 1000 мм. Короткие швы выполняют сваркой на проход (рис. 49, а). Швы средней длины сваривают либо от середины к краям, либо так называемой обратноступенчатой сваркой (рис. 49, б и в). Обратноступенчатая сварка заключается в том, что весь шов разбивают на участки и сварку участка производят в направлении, обратном общему направлению сварки шва. Конец каждого участка совпадает с началом предыдущего участка. Длина участка выбирается в пределах 100 ... 300 мм в зависимости от толщины металла и жесткости свариваемой конструкции. Швы большой длины сваривают обратноступенчатой сваркой. 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 повышению содержания 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 металла 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 металла применяют индукционные нагревательные устройства или нагреватели иного вида (печи, горелки). Сварку производят электродами типа Э42А, Э46А, Э50А, обеспечивающими высокую пластичность и вязкость металла шва. Величина тока на 15 ... 20% выше нормального. Рабочее место должно быть максимально защищено от ветра и снега. Высокопроизводительные способы ручной дуговой сварки Сварка с глубоким проплавлением (методом опирания) - рис. 50. Для получения глубокого проплавления используют электрод 4 с утолщенным покрытием. Стержень электрода плавится быстрее покрытия, поэтому на конце электрода образуется «чехольчик». Опираясь этим чехольчиком на кромки свариваемого изделия 5, перемещают электрод вдоль шва 3 без колебательных движений (1 - шлак, 2 - металл шва). Для получения узких швов рекомендуется усиливать нажим на электрод в направлении сварки, а для получения более широких швов нажим необходимо ослаблять. Такой метод обеспечивает повышение производительности сварки 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 3 потери металла на угар и разбрызгивание минимальные. Величина сварочного тока может быть повышена на 40 ... 60% по сравнению с нормальной. Такой метод особенно эффективен при сварке угловых и тавровых соединений в нижнем положений или «в лодочку». Производительность сварки при этом повышается по сравнению с обычной на 50 ...70%. Основным электродом для сварки с глубоким проплавлением является ЦМ-7с. Менее эффективно применение электродов ОММ-5, МЭЗ-04. Сварка таким методом не требует квалификации и легко осваивается сварщиком. Сварка пучком электродов (рис. 51). 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 шва и затем производить сварку шва пучком электродов. Этот метод дает высокую производительность при наплавочных работах.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

   
© ALLROUNDER