Файл: Юрий Федорович ПодольскийСварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка.pdf

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
67
чения хорошего провара между слоями предыдущие швы и кромки следует тщательно очи- щать от шлака и брызг металла.
Для зачистки шва от шлака удобно применять специальный инструмент – металлическую щетку, оснащенную маленьким молоточком для сбивания шлаковых наслоений.
Заполнять разделку кромок можно швами с шириной на всю разделку или отдельными валиками (рис. 25). Однослойный однопроходный шов выполняется за один проход («напро- ход»). При сварке металла большой толщины шов выполняют слоями, каждый из которых накладывают за один проход (многослойный) или за несколько проходов (многослойный многопроходный). В многопроходных швах последний валик (поз. 11 на рис. 25, д) для улуч- шения внешнего вида иногда можно выполнять на всю ширину разделки (декоративный слой).
Сварка за один проход предпочтительнее при ширине шва не более 14–16 мм, так как дает меньше остаточных деформаций. При толщине металла более 15 мм сварка каждого слоя напроход нежелательна. Первый слой успевает остыть, и в нем возникают трещины.
Для равномерного прогрева металла по всей длине швы накладывают двойным слоем («гор- кой»), каскадом или блоками.

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
68
Нумерация соответствует порядку выполнения швов.
Швы с Х– или U-образным скосом кромок по сравнению с V-образным имеют преиму- щества: в 1,6–1,7 раза уменьшаются объем наплавленного металла и угловые деформации,
улучшается провар корня шва. Сварку этих швов выполняют так же, как и с V-образной раз- делкой, но для уменьшения остаточных деформаций и напряжений желательно накладывать каждый валик или слой попеременно с каждой стороны.
При сварке на весу наиболее трудно обеспечить провар корня шва и формирование хорошего обратного валика по всей длине стыка. В этом отношении более благоприятна сварка на плотно прижатой съемной медной или остающейся стальной подкладке. Послед- ние увеличивают расход металла и не всегда технологичны. В медной подкладке для форми- рования обратного валика делают формирующую канавку, но могут возникнуть трудности точной установки кромок вдоль формирующей канавки.
Если с обратной стороны возможен подход к корню шва и допустима выпуклость обратной стороны шва, целесообразна подварка корня швом небольшого сечения с последу- ющей укладкой основного шва. В некоторых случаях при образовании непроваров в корне шва после сварки основного шва дефект в корне разделывают газовой, воздушно-дуговой строжкой или механическими методами (рис. 26, д) с последующим выполнением подва- рочного шва.
Рис. 26. Схема сварки стыковых швов:
а – на весу; б – на медной съемной подкладке; в – на остающейся стальной подкладке;
г – с предварительным подварочным швом; д – удаление непровара в корне шва для после- дующей подварки
Сварку угловых швов в нижнем положении можно выполнять двумя приемами. Сварка вертикальным электродом «в лодочку» (рис. 27, а) обеспечивает наиболее благоприятные условия для провара корня шва и его формирования. По существу, этот прием напоминает сварку стыковых швов с V-образной разделкой кромок, так как шов формируется между сва- риваемыми поверхностями. Однако при этом способе требуется тщательная сборка соеди- нения под сварку с минимальным зазором в стыке для предупреждения вытекания в него расплавленного металла.

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
69
При наложении угловых швов наклонным электродом, в том числе «в лодочку», сварку лучше вести углом назад. Во избежание непровара и подрезов кромок сварку «в лодочку» лучше выполнять методом опирания электродного покрытия на кромки.
При сварке наклонным электродом (рис. 27, б – г) трудно обеспечить провар шва по нижней плоскости ввиду натекания на нее расплавленного металла и предупредить подрез на вертикальной плоскости из-за стекания расплавленного металла. Поэтому таким спосо- бом обычно сваривают швы с катетом до 6–8 мм. При сварке угловых швов наклонным элек- тродом трудно также обеспечить глубокий провар в корне шва, поэтому в односторонних или двусторонних швах без разделки кромок может образоваться непровар, который под нагрузкой послужит началом развития трещин. Для предупреждения этого в ответственных соединениях при толщине металла 4 мм и более необходима односторонняя, а при толщине
12 мм и более – двусторонняя разделка кромок.
Тавровые и угловые швы без скоса кромок с катетами более 10 мм выполняют в один слой поперечными движениями электрода треугольником с задержкой в корне шва. Дугу при этом возбуждают на горизонтальной полке, а не на вертикальной, чтобы избежать натекания металла.
При сварке наклонным электродом многопроходных швов первым выполняют шов на горизонтальной плоскости. Формирование последующего валика происходит с частичным удержанием расплавленного металла сварочной ванны нижележащим валиком.
Рис. 27. Положение электрода и изделия при сварке:
а – в лодочку; б – таврового соединения; в – внахлестку; г – углового соединения

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
70
Техника сварки на горизонтальной
и потолочной плоскостях
Сварка швов в положениях, отличающихся от нижнего, требует повышенной квали- фикации сварщика в связи с возможным вытеканием расплавленного металла из сварочной ванны под действием сил тяжести или падением капель электродного металла мимо свароч- ной ванны. Здесь сварку следует вести по возможности наиболее короткой дугой, в боль- шинстве случаев с поперечными колебаниями.
Расплавленный металл в сварочной ванне от вытекания удерживается в основном силой поверхностного натяжения. Поэтому необходимо уменьшать ее размер, для чего при- меняют пониженную на 10–20 % силу тока, а конец электрода периодически отводят в сто- рону от ванны, давая ей возможность частично закристаллизоваться. Ширину валиков также уменьшают до 2–3 диаметров электрода. Для вертикальных и горизонтальных швов диаметр электрода не более 5 мм, для потолочных – не более 4 мм.
Сварку вертикальных швов можно выполнять на подъем – снизу вверх или на спуск
– сверху вниз.
Сварка на подъем (рис. 28, а) — наиболее удобный и производительный способ,
поскольку нижележащий закристаллизовавшийся металл шва помогает удержать расплав- ленный металл сварочной ванны. Облегчается возможность провара корня шва и кромок,
так как расплавленный металл стекает с них в сварочную ванну, улучшая условия теплопе- редачи от дуги к основному металлу.
Дугу возбуждают в нижней точке шва. Сваркой подготавливают горизонтальную пло- щадку сечением, равным сечению шва. При этом электрод совершает поперечные колеба- ния: зигзагом, полумесяцем, «елочкой». Наклоном электрода добивайтесь, чтобы давление дуги удерживало ванну. Надо двигаться довольно быстро. Как только ванна начинает течь с одного края, переходите на другую сторону и вверх. Если свариваемый металл будет слиш- ком горячим, ванна может выпасть или вы рискуете его прожечь. Подбирайте ток и скорость движения такими, чтобы вы могли удерживать ванну. Не останавливайтесь и не перегревайте основной металл – это главная причина выпадения ванны. Смотрите при этом на шов под электродом.
Для сварки углового вертикального шва вначале наплавляют полочку на свариваемые кромки, а затем небольшими порциями наплавляют металл, манипулируя электродом все выше и оставляя внизу готовый сварной шов. При проходе «елочкой» электрод вначале под- нимают вверх вправо, а затем опускают вниз. Капля жидкого металла застывает между кром- ками. Затем электрод поднимают влево и снова опускают вниз, оставляя новую порцию металла.
Наибольший провар достигается при положении электрода, перпендикулярном верти- кальной оси. Стекание расплавленного металла предотвращают наклоном электрода вниз.
Минусом данного способа является внешний вид шва – грубочешуйчатый.
Способ сверху вниз (рис. 28, б) рекомендуется в основном для сварки тонких (до 5 мм)
листов с разделкой кромок. Используются электроды с целлюлозным покрытием (ОЗС-9,
АНО-9, ВСЦ-2, ВСЦ-3). Дугу возбуждают в верхней точке шва. После образования капли жидкого металла электрод наклоняют так, чтобы дуга была направлена на нее.
При сварке на спуск получить качественный провар трудно: шлак и расплавленный металл подтекают под дугу и от дальнейшего стекания удерживаются только силами давле- ния дуги и поверхностного натяжения. В некоторых случаях их оказывается недостаточно,
и расплавленный металл вытекает из сварочной ванны. Поэтому держите кончик электрода приподнятым, чтобы давление дуги толкало ванну вверх. Работайте круговыми движени-

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
71
ями, удерживая зазор и расширяя ванну в стороны. Надо все время держаться впереди ванны. Если ванна будет падать, пытайтесь двигаться быстрее и ставьте немного больший ток сварки.
Сварка горизонтальных стыковых швов (рис. 28, в) еще более затруднена из-за стекания расплавленного металла из сварочной ванны на нижнюю кромку. В результате возможно образование подреза по верхней кромке. При сварке металла большой толщины обычно делают скос только одной верхней кромки, нижняя помогает удерживать расплав- ленный металл в сварочной ванне.
Обычно горизонтали варят слева направо, чтобы ванна была лучше видна. В перпен- дикулярной плоскости электрод следует держать немного назад на шов. Дугу возбуждают на нижней горизонтальной кромке, затем переводят электрод на верхнюю. Шов провари- вают, совершая спиральные движения. Поддерживая постоянную длину дуги, постепенно продвигайте ванну. Но каждый раз, когда электрод опускается, расплавленный металл ванны следует за ним. Чтобы ванна не падала, толкайте ее вверх, приподнимая конец электрода.
Но если держать его слишком наклоненным, давление дуги вытолкнет ванну и получится наплыв. Если ванна все равно уходит вниз, попробуйте двигаться быстрее, остужая металл.
Шлак будет опускаться к низу ванны, поэтому смотрите преимущественно на верхнюю часть ванны. Но и вниз поглядывать следует, чтобы избежать наплывов.
Когда учитесь варить горизонтали, старайтесь не наплавлять слишком много металла,
делайте шов небольшим. Если нужен более широкий шов, сделайте второй проход над пер- вым.
Сварка горизонтальных угловых швов в нахлесточных соединениях несложна, так как по технике не отличается от сварки в нижнем положении.
Сварка в потолочном положении (рис. 28, г) наиболее сложна, и ее по возможности следует избегать. К тому же при сварке этих швов ухудшены условия выделения из расплав- ленного металла сварочной ванны шлаков и газов. Газы, выделяемые покрытием электрода,
тоже поднимаются вверх и могут остаться в шве, поэтому используют только хорошо про- сушенные электроды.
Узкие валики накладывают в потолочную разделку тремя способами.
1. Сварку выполняют периодическими короткими замыканиями конца электрода на сварочную ванну, во время которых металл частично кристаллизуется, что уменьшает объем ванны. В то же время расплавленный электродный металл вносится в сварочную ванну. Для этого электрод располагают под углом 90—130° к плоскости, подводят к изделию и зажигают дугу. После образования маленькой порции расплавленного металла электрод отводят на 5—
10 мм от потолочной плоскости и тут же возвращают, перекрывая закристаллизовавшуюся порцию металла расплавленным примерно на 1/2—1/3 ее длины.
2. Электрод располагают под тем же углом и, совершая поперечные движения электро- дом в виде полумесяца, беспрерывно заходят электродом на закристаллизовавшуюся часть металла.
3. Концом электрода сварщик беспрерывно возвращается назад, на кристаллизующу- юся часть металла, постоянно удлиняя валик шва.
При сварке потолочных и горизонтальных швов жидкий металл стремится вытечь из ванны. Поэтому сварку ведут короткой дугой, удерживая постоянную скорость движения.
Сварочный ток уменьшают на 15–20 % по сравнению со сваркой в нижнем положении.
Металл толщиной более 8 мм сваривают многопроходными швами.
Техника сварки пробочных и прорезных соединений практически не отличается от рас- смотренной выше техники сварки стыковых или угловых швов.

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
72
Рис. 28. Положение электрода при сварке швов:
а – вертикальных снизу вверх; б – вертикальных сверху вниз; в – горизонтальных; г
– потолочных
В зависимости от протяженности шва, толщины и марки металла, жесткости конструк- ции применяют различные приемы последовательности сварки швов и заполнения разделки.
Сварку напроход – от начала до конца шва – обычно применяют при сварке коротких швов (до 500 мм). Швы длиной до 1000 мм лучше сваривать от середины к концам или обратноступенчатым способом. При последнем способе весь шов разбивают на участки до
150–200 мм, которые должны быть кратны длине участка, наплавляемого одним электродом.
После того как участок закончен, переходят к следующему, причем направление сварки для всех участков одно и то же, т. е. начало завершенного участка будет для следующего точкой завершения.
Закончив проход, осмотрите каждый сделанный шов. Если что- то не получилось – делайте снова. Если совсем не получается, попробуйте варить что-нибудь другое. Красивый ровный шов придет с практикой.
Тренируйтесь на разных электродах и поверхностях и помните: каждый раз надо стараться сделать качественный шов.
Особенности сварки различных материалов
Сварка сталей
Сварка низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Низкоуглеродистые стали (С < 0,25 %) хорошо свариваются, а сварные соединения легко обрабатываются режу- щим инструментом. Сварку ведут электродами типа Э42 и Э46. В большинстве случаев не требуются специальные меры, направленные на предотвращение образования закалочных структур. Однако при сварке угловых швов на толстом металле и первого слоя многослой- ного шва для повышения стойкости металла к кристаллизационным трещинам может потре- боваться предварительный подогрев до температуры 120–150 °C.
Для сварки рядовых конструкций из низколегированных сталей обычно применяют электроды типа Э42А, а ответственных – типа Э50А, что обеспечивает получение металла с достаточной стойкостью к кристаллизационным трещинам и требуемыми прочностными и пластическими свойствами.

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
73
Распространенные стали типа 15ХСНД при сварке склонны к образованию закалоч- ных структур. Для предупреждения перегрева и закаливания рекомендуется многослойная сварка с большим интервалом времени между наложениями слоев. Дуговую сварку металла толщиной 2 мм и более выполняют электродами УОНИ-13/45, УОНИ-13/65 на постоянном токе обратной полярности. Для изделий толщиной более 15 мм после сварки необходима термообработка – высокотемпературный отпуск (550–650 °C)
17
Хромокремнемарганцовистые стали. Среднелегированные конструкционные стали повышенной прочности 20ХГСА, 25ХГСА, ЗОХГСА и 35ХГСА при сварке образуют зака- лочные структуры. В зависимости от толщины металла применяют однослойную и много- слойную сварку с малыми интервалами времени между наложениями слоев. Для сварки при- меняют электроды со стержнями Св-18ХГС, Св-18ХМА или низкоуглеродистую проволоку
Св-08А с покрытием типа НИАТ-ЗМ, ЦЛ-18-63, ЦЛ-30-63, ЦЛ-14, УОНИ-13/85. Изделия,
сваренные из стали 25ХГСА, нагревают до температуры 650–880 °C
18
с выдержкой в течение
1 ч на каждые 25 мм толщины и охлаждают на воздухе или в горячей воде.
Сварка углеродистых сталей. К углеродистым сталям относятся среднеуглеродистые стали с содержанием 0,3–0,5 % С и высокоуглеродистые с С = 0,5–1 %.
При сварке среднеуглеродистых сталей возможно образование трещин как в основ- ном, так и в наплавленном металле. Для получения качественных соединений перед сваркой необходим подогрев изделия до 200–350 °C. После сварки изделие вновь помещают в печь,
нагревают его до 675–700 °C, медленно охлаждают вместе с печью до 100–150 °C. Дальней- шее охлаждение изделия возможно на воздухе. Электроды применяют марок УОНИ-13/55,
УОНИ-13/65, УП-1/45, ОЗС-2, УП-2/45, ВСП-1, МР-1, ОЗС-4 и др. Сварку электродами
УОНИ-13/55, ОЗС-2, ВСП-3 можно выполнять только на постоянном токе обратной поляр- ности. Применение электродов ВСП-1, МГ-1, ОЗС-4 позволяет использовать любой род тока. Перед сваркой электроды необходимо просушить при температуре 150–200 °C.
Технология сварки высокоуглеродистых сталей обязательно предусматривает предва- рительный подогрев до 350–400 °C, иногда сопутствующий подогрев и последующую тер- мообработку. Сварку выполняют узкими валиками небольшими участками. Сварка при тем- пературе окружающей среды ниже +5 °C и на сквозняках недопустима.
Сварка высоколегированных сталей. Высоколегированными называют стали на основе железа, легированные одним или несколькими элементами в количестве 5—55 %.
Эти стали имеют высокие прочность, вязкость и пластичность. При сварке необходимо учи- тывать их пониженную электропроводимость и теплопроводность, что ведет к значитель- ным короблениям, а также к межкристаллитной коррозии. Сварку выполняют электродами
ЗИО-3, ОЗЛ-8, ЦЛ-11, ЦТ-1 и др. на постоянном токе обратной полярности с применением медных подкладок или ускоренного охлаждения швов водой или сжатым воздухом. Для сня- тия напряжений после сварки стали подвергают отпуску при 650 °C.
Хромистые стали 40Х9С2, 15Х5М, 10Х5МФ, 12X13, 15X28, 15Х18С10 хорошо сопро- тивляются окислению при высоких температурах и стойки к агрессивной среде, но склонны к закалке на воздухе и росту зерен в зоне термического влияния. Их сварку необходимо выполнять с предварительным подогревом до 200–400 °C. После сварки изделие охлаждают на воздухе до 150–200 °C, а затем подвергают высокому отпуску – нагреву в печи до 720–
750 °C с выдержкой в течение 5 мин на 1 мм толщины металла, но не менее 1 ч, с последу- ющим медленным охлаждением на спокойном воздухе. Закалку проверяют с помощью маг- нита (закаленная сталь немагнитна).
17
Температуру разогрева стальной закаленной детали при отпуске можно определить по изменению цвета оксидной пленки (цвету побежалости). Данные приведены в табл. 8.
18
Температуру раскаленной детали можно определить по свечению металла. Данные приведены в табл. 9.