Файл: Лекция 1 Оснащение сварочного поста для частично механизированной сварки (наплавки) плавлением.docx

Углекислый газ, применяемый для сварки, должен быть сухим и иметь концентрацию не ниже 98% СО 2, а для сварки ответствен­ных конструкций — не менее 99% СОг. Для осушки от влаги газ из баллона иногда пропускают через специальный патрон, заполнен­ный обезвоженным медным купоросом, или через силикагелевый осушитель.

В табл. 37 приведены составы различных сортов углекислого газа, выпускаемого промышленностью.

Таблица 37

Состав углекислого газа различных сортов Состав углекислого газа Наименование составных частей пищевого (ГОСТ 8050—56) осушенного сварочного (по ТУ ЦНИИТМАШ) Двуокись углерода (С02), в % по объему, не менее 1 . . Вода в свободном виде, в % по весу, не более………………… Вода, растворенная в жид­кой углекислоте, в % по весу, че более……………………………………………… 98,5 0,1 не регламенти­руется 98,5 Отс у т 0,04 99,5 :твует 0,04

Еслй углекислый газ содержит влагу, то шов получается пори­стым, а наплавленный металл менее пластичным. Растворимость воды в жидкой углекислоте не превышает 0,05%, поэтому избыточ­ная влага скапливается в виде конденсата на дне баллона.

При пользовании неосушенным углекислым газом следует пе­ред началом сварки дать баллону минут 15—20 постоять в верти­кальном положении для того, чтобы влага осела на дно. Первые порции углекислого газа, содержащие наибольшее количество при­месей (преимущественно азота), выпускают наружу и затем начи­нают сварку.

Отбор газа заканчивают при остаточном давлении его в бал­лоне около 4 атм, так как последние порции неосушенного газа содержат много влаги.

При большом расходе газа (свыше 20 л/мин) возможно вымер­зание влаги в каналах редуктора вследствие охлаждения газа, происходящего при понижении его давления в момент прохожде­ния через клапан редуктора, и закупорка редуктора льдом. Для предупреждения этого явления отбор газа при большом его рас­ходе производят из нескольких баллонов, включенных параллель­но, или применяют предварительный подогрев газа перед редукто­ром. Для подогрева газа используют электрические подогреватели, питаемые током 36 в.

---

Рабочее давление углекислого газа перед поступлением его в горелку может колебаться от 0,5 до 2,5 атм. Для понижения дав­ления газа применяются стандартные кислородные редукторы. Расход газа при сварке контролируют с помощью поплавковых указателей расхода (ротаметров). Применяются ротаметры ти­пов РС-3; PC-За; ИРКС-6,5 и др.

Лекция № 10: Сварные швы и соединения

СТРОЕНИЕ И ПРОЧНОСТЬ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

Строение соединений металлических деталей, образуемое сваркой, состоит из сварного шва и прилегающих к нему зон, подвергающихся плавлению и термическому воздействию. Непосредственно сварной шов — это участок, который во время сварки находится в расплавленном состоянии. При остывании металла он кристаллизуется.

Прочность соединения зависит от предварительной обработки свариваемых поверхностей, свойств полученного шва и других участков соединения, подвергающихся структурным изменениям в процессе сварки и влияющих на распределение усилий при последующих нагрузках. В одном соединении может быть несколько швов.

РАЗДЕЛКА ШВОВ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Подготовка кромок соединений осуществляется с помощью болгарки с отрезным и шлифовальным кругами. Используется и сварочный аппарат в режиме резки.

Существует 4 основных конструктивных типа соединения свариваемых деталей:

• 
  стыковой;
  
• 
  нахлесточный;
  
• 
  угловой;
  
• 
  тавровый.
  

Виды сварных швов.

При сварке встык поверхности соединяют предварительно обработанными торцами. Нахлесточное соединение получают накладыванием одной из пластин на другую с образованием угловых швов. Величина нахлеста должна быть больше суммарной толщины свариваемых поверхностей в 3-5 раз. Угловые и тавровые соединения образуются при сваривании элементов конструкций под прямым углом.

Стыковое соединение может выполняться без обработки кромок, если зазор между кромками не превышает 2 мм. В этом случае срезаются лишь зазубрины и неровности. При возможности производится обработка только одной стыкуемой кромки.

Для деталей с толщиной в 4-25 мм производятся соединение с ровным или овальным скосом торцов и двусторонняя разделка с V-образным или U-образным скосом. Зазор выдерживается в 1-2 мм.

---

При тавровом соединении для формирования стыка обрабатывается только торец детали, стыкуемой с плоской поверхностью. Для деталей с толщиной более 10 мм производится односторонняя или двухсторонняя разделка с обрезанием кромки по 45°. При этом сварка при большой толщине металла и требуемой высокой прочности выполняется в несколько слоев с заполнением всего разделочного пространства.

Размеры конструктивных элементов кромок при газовой сварке стыковых соединений листового проката.

В нахлестном соединении разделка кромок не предусматривается технологией. Осуществляется лишь обработка прилегающей к плоскости части кромки. Швы накладываются по кромкам обеих деталей. Из соображений герметизации выполняется двойной шов. Для придания соединению необходимой прочности и при большой толщине металла производится усиление нахлеста прорезным швом, пробковой сваркой или проплавкой.

При угловом соединении обрабатывается кромка одной из стыкуемых деталей. Вторая лишь ровно отрезается и шлифуется для удаления заусениц и зазубрин. Шов может накладываться как с наружной стороны, так и с обеих для большей прочности. Как и при тавровом соединении, разделка производится односторонняя или V-образная двусторонняя. В первом варианте при толщине металла в 8-25 мм сварка выполняется в несколько слоев.

---

ЗОНЫ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ

Допускаемые отклонений на сборку сварных соединений листов.

При сварке металлических деталей плавлением соединение образует несколько зон:

• 
  наплавленный металл шва;
  
• 
  зона сплавления;
  
• 
  зона термического влияния;
  
• 
  основной металл.
  

Зона наплавленного металла формируется за счет плавления электродного или присадочного металла и частичного соединения его с основным материалом. При электродуговой сварке в наплавляемый металл добавляется до 10% базового металла. При сварке проволокой под флюсом внедрение основного металла составляет около 50%.

Характеристики строения наплавленного металла отличаются как от основного материала, так и от присадочного.

К зоне сплавления относится слой толщиной в 0,1-0,4 мм с образовавшимися частично оплавленными зернами. На этом участке происходит соединение металла ванны и базовой поверхности, и от его качества зависит прочность свариваемых деталей.

Зоной термического влияния называют участок, не подвергшийся плавлению, в структуре которого при сварке происходит изменение свойств в результате пластической деформации. Эта часть соединения состоит из нескольких участков с особой структурой и свойствами.

Основные и сопутствующие процессы при образовании контактного соединения.

Основной металл — зона, структура которой не подвержена изменениям в результате сварки. Условной границей нагрева участка считается температура 450° С. Но при сварке поверхностей из низкоуглеродистых сталей с содержанием азота и кислорода более 0,005% и водорода более 0,0005% в области этого участка происходит снижение вязкости и пластичности металла.

Структура сварных соединений.

Процесс кристаллизации шва происходит только в том случае, если скорость сварки и средняя скорость кристаллизации равны. Кристаллизация начинается в тот момент, когда сварная дуга прошла над участком сварки и покинула его. Расплавленный металл застывает в противоположном процессу сварки направлении – то есть, к центру сварочного бассейна, начинаясь у его краёв. Частицы расплавленного и основного металла появляются на краях расплавленного участка – это укрепляет сварной шов.

---

Первый процесс кристаллизации протекает быстро, так как металл очень быстро остывает – для остановки процесса кристаллизации металлу достаточно остыть всего на 20-30 градусов – то есть, его температура должна быть между 1480 и 1510 градусов.

Завершённая кристаллизация не запускает в металле никаких процессов вплоть до охлаждения его до 850 градусов, т.е. выхода металла из аустенитной формы. Структура сварных соединений при этом становится постоянной после охлаждения металла до 720 градусов.

  Многослойные швы в основном имеют мелкозернистую структуру, частицы металла в них равномерно распределены по всему объёму сварного соединения. Зона термического влияния при сварке это металл, который примыкает непосредственно к сварному шву, но не задевается сварщиком в процессе сварки. Она делится на несколько участков:

1) Участок зоны сплавления – в этом месте происходит непосредственно процесс плавки. Качество сварного шва зачастую напрямую зависит от свойств этой зоны. В этой зоне находится наплавленный металл и металл с участка неполного расплавления.

2) Участок перегрева – нагретый в диапазоне 1100-1400 градусов участок металла. Если нагретая сталь содержит большое количество углерода, то она станет непластичной и вязкой.

3) Участок перекристаллизации – этот участок в процессе охлаждения образует мелкозернистую структуру, это повышает качество и свойства сварного шва.

4) Участок неполной перекристаллизации – в структуре металла на этом участке появляется некоторое количество новых зёрен.

5) Участок старения – процесс увеличения прочности и снижения пластичности всего сварного шва зависит от этого участка.

6) Участок синеломкости – тут не происходит практически никаких изменений, но при сварке определённых металлов этот участок может повышать прочность сварного соединения.

Расплавление занимает от долей секунды до минут – это зависит от мощности нагревания, толщины расплава и скорости движения сварной дуги.

 Свойства сварного шва определяются непосредственно размерами околошовной зоны сварки. Чем меньше эта зона, тем надёжнее и качественнее получилось сварное соединение. Наименьшая зона получается при сварке электроннолучевой и механической, наибольшая – при газосварке и электросварке. Также условное деление получил и тип источника сварки – электрический, химический или механический.  Выполнение сварного шва лучше проводить короткими участками – в результате сварные соединения получатся более качественными и прочными.

---