Лекции по "Материаловедению"

1.      Сварочные  электроды 1 мм – предназначены  для работы с металлом, толщина  которого 1-1,5 мм, при силе тока 20-25А;

2.      Электроды  сварочные 1,6 мм – в соответствии  с ГОСТ9466-75 для низкоуглеродистой  и легированной стали выпускаются двух размеров 200 или 250 мм,  используемые для работы с металлами толщина которых от 1 до 2 мм с силой тока 25-50А;

3.  Электроды сварочные  2 мм – согласно ГОСТ9466-75 для  низкоуглеродистой и легированной  стали изготавливаются длинной  250 мм, допускается также длинна 300 мм,  толщина свариваемых металлов от 1 до 2 мм, сила тока 50-70А;

 

4.       Электроды  сварочные 2,5 мм – по ГОСТ9466-75 для низкоуглеродистой и легированной  стали выпускаются длинной 250-300мм, допускается также длинна 350 мм,  толщина свариваемых металлов от 1 до 3 мм, сила тока 70-100А;

5.   Электроды сварочные  3 мм – наиболее широко применяемый  диаметр электрода, в соответствии  с ГОСТ9466-75 для низкоуглеродистой  и легированной стали выпускаются  трех размеров 300, 350 и 450 мм, предназначены для работы с металлами,  толщина которых от 2 до 5 мм с силой тока 70-140А;

6.        Электроды сварочные 4 мм –  широко используемый диаметр  пригодный для работы как на  профессиональном так и на  бытовом оборудовании. Выпускается  согласно ГОСТ9466-75 двух размеров 350 и 450 мм для любых видов стали, для металлов, толщина которых от 2 до 10 мм с силой тока 100-220А;

7.  Электроды сварочные  5 мм – электроды этого диаметра  требуют достаточно мощного сварочного  оборудования. В соответствии с  ГОСТ9466-75, изготавливаются длинной – 450 мм для низкоуглеродистой и легированной, а для высоколегированной стали допускается также длинна – 350 мм. Предназначены для работы с металлами, толщина которых от 4 до 15 мм с силой тока 150-280А;

8.     Электроды  сварочные 6 мм – предназначены для работы на профессиональном оборудование. Согласно ГОСТ9466-75, выпускается длинной – 450 мм для низкоуглеродистой и легированной, а для высоколегированной стали допускается также длинна – 350 мм. Предназначены для работы с металлами, толщина которых от 4 до 15 мм с силой тока 230-370А;

9.        Электроды сварочные 8-12 мм –  для работы на высокопроизводительном  промышленном оборудовании. В соответствии  с ГОСТ9466-75, выпускается длинной  – 450 мм для низкоуглеродистой  и легированной, а для высоколегированной стали допускается также длинна – 350 мм. Предназначены для работы с металлами, толщина которых свыше 8 мм с силой тока от 450А;

При этом необходимо отметить, что при определенном диаметре электрода  диапазон силы тока для каждой марки электродов свои. К примеру, при диаметре электрода 3 мм для УОНИ 13/55 сила тока 70-100А, а для МР-3 сила тока 80-140А.

 

4.1.3. ВЫБОР РЕЖИМОВ  ПРИ РДС

Параметры режима подразделяют на основные и дополнительные. Основные параметры — диаметр электрода; сила, род и полярность сварочного тока; напряжение дуги. Дополнительные — состав и толщина покрытий, положение шва в пространстве, число проходов.

Диаметр электродов зависит  от толщины металла, катета шва, положения  шва в пространстве. Примерное  соотношение между толщиной металла S и диаметром электрода <1Э При сварке шва в нижнем положении следующее:

Вертикальные, горизонтальные и потолочные швы независимо от толщины  свариваемого металла выполняют  электродами диаметром до 4 мм.

При сварке многослойных швов для лучшего провара корня  шва первый шов сваривают электродом диаметром 3…4 мм, а последующие электродами  большего диаметра.

Сила сварочного тока зависит от выбранного диаметра электрода. При сварке швов в нижнем положении  величину тока подсчитывают по эмпирическим формулам

Где D3 - диаметр электрода, мм; К - коэффициент, зависящий от диаметра электрода и имеющий следующие  значения:

4.2. Режимы РДС стыковых  соединений

При большей силе тока наблюдаются перегрев стержня электрода, осыпание покрытия со стержня и нарушается стабильность плавления электрода.

При сварке на вертикальной плоскости силу тока уменьшают на 10… 15 %, а в потолочном положении  — на 15…20 % по сравнению со значением, выбранным для нижнего положения.

Род тока и полярность устанавливают в зависимости от типа покрытия электрода, состава свариваемого металла и его толщины. При сварке постоянным током обратной полярности на электроде выделяется больше теплоты. Исходя из этого, обратная полярность применяется при сварке электродами с покрытием основного типа, а также при сварке тонких деталей с целью предотвращения прожога, алюминиевых сплавов для разрушения оксидной пленки и легированных сталей во избежание их перегрева. Род тока и полярность указаны в паспорте электрода.

Напряжение дуги при  РДС изменяется в пределах (20…36 В) и пропорционально длине дуги. В процессе сварки необходимо поддерживать постоянную длину дуги, которая зависит  от марки и диаметра электрода. Ориентировочно нормальная длина дуги должна быть в пределах La = (0,5… 1,1) D~„ где LA - длина дуги, мм.

В табл. 4.2 приведены ориентировочные  данные режимов РДС стыковых соединений (в нижнем положении) металла различной  толщины.

 

 

47. Классификация  дефектов сварочных соединений.

Классификация дефектов сварных швов и соединений

Сварочные напряжения и  деформации

Способы уменьшения и  исправления внутренних напряжений и деформаций

 В процессе образования  сварного соединения в металле  шва и зоне термического влияния  могут возникать дефекты, приводящие  к снижению прочности, эксплуатационной надежности, точности, а также ухудшающие внешний вид изделия. Дефекты оказывают большое влияние на прочность сварных соединений и могут явиться причиной преждевременного разрушения сварных конструкций. Особенно опасны трещиноподобные дефекты (трещины, непровары), резко снижающие прочность, особенно при циклических нагрузках.

 Дефекты сварных  соединений по месту их расположения  делятся на внутренние и наружные.

 К дефектам, связанным  с металлургическими и тепловыми  явлениями, происходящими в процессе формирования и кристаллизации сварочной ванны и остывания металла, относятся: горячие и холодные трещины в металле шва и околошовной зоне, поры, шлаковые включения (рис. 36, а).

 К дефектам, связанным  с нарушением режимов сварки, неправильной подготовкой и сборкой элементов конструкции под сварку, неисправностью оборудования, небрежностью и низкой квалификацией сварщика, относятся: несоответствие швов расчетным размерам, непровары, подрезы, прожоги, наплывы, незаваренные кратеры и др. (рис. 36, б).

Наружные дефекты могут  быть выявлены внешним осмотром.

 Для обнаружения  внутренних дефектов требуются  специальные методы неразрушающего  контроля и контроля с разрушением  всей или части сварной конструкции.

 Непровар — это  местное отсутствие сплавления между свариваемыми элементами, между металлом шва и основным металлом или между отдельными слоями шва при многослойной сварке. Непровар уменьшает сечение шва и вызывает концентрацию напряжений, что может значительно снизить прочность и надежность конструкции. Величина допустимых непроваров регламентируется СНиП III-18-75. Непровары, величина которых превышает допустимую, подлежат исправлению.

 Непровар в корне  шва вызывается недостаточной  силой тока или неоправданно  высокой скоростью сварки на  данном режиме. Непровар кромки вызывается смещением электрода с оси стыка, а также блужданием дуги. Непровар между слоями шва получается в результате плохой очистки предыдущих слоев или при натекании расплавленного металла под дугу.

 Подрезом называется  местное уменьшение толщины основного металла у границы шва. Он приводит к концентрации напряжений, если расположен перпендикулярно действующим рабочим нагрузкам. Глубина допустимых подрезов регламентируется СНиП III-18-75.

 Наплывом называется  натекание металла шва на поверхность основного металла без сплавления с ним.

 Прожогом называется  полость в шве, образовавшаяся  в результате вытекания сварочной  ванны. Прожог является недопустимым  дефектом и подлежит обязательному  исправлению.

 Кратером называется  незаваренное углубление, образующееся после обрыва дуги в конце шва. В кратере, как правило, образуются усадочные рыхлости и трещины.

 Подрезы, натеки, наплывы,  прожоги, незаверенные кратеры,  трудно удаляемый после сварки  шлак и брызги вызываются преимущественно  чрезмерной силой тока и напряжения на дуге, неоправданно большим диаметром электрода, неправильными манипуляциями концом электрода, некачественной сборкой под сварку.

 

48. Автоматическая  сварка под флюсом.

Автоматическая сварка под флюсом

Создание автоматической дугой сварки под флюсом является крупнейшим достижением современной сварочной техники. Первоначальная идея способа сварки под флюсом принадлежит изобретателю способа дуговой сварки Н. Г. Славянову. В качестве флюса он применял дробленое оконное стекло.

Создание промышленного  способа автоматической сварки под  флюсом и внедрение его в производство в нашей стране неразрывно связано  с именем академика Е. О. Патона. В  результате многолетней упорной  работы коллектива Института электросварки  им. Е. О. Патона создана технология сварки под флюсом, разработаны составы и методы изготовления флюсов, созданы оригинальные конструкции автоматов. В развитии"способа автоматической сварки под флюсом деятельное участие принимали и принимают кол-лективы многих заводов, исследовательских институтов и лабораторий нашей страны. Развитие автоматической сварки под флюсом изменило представление о масштабах и возможностях автоматизации процесса дуговой сварки. В ряде производств в настоящее время автоматическая сварка почти полностью вытеснила ручную сварку.

При сварке под флюсом сварочная дуга между концом электрода  и изделием горит под слоем  сыпучего вещества, называемого флюсом. На рис. 93, а схематически показан  процесс сварки под флюсом. Голая  электродная проволока 1 с катушки 2 подается в зону дуги автоматом 3. Впереди автомата из бункера 5 по трубке 4 на изделие подается флюс 8, остаток которого, не использованный при сварке, пневматически отсасывается обратно в бункер по трубке 6. Расплавленная и затвердевшая часть образует на шве толстую шлаковую корку 7.

На рис, б изображен  продольный разрез зоны сварки под  флюсом, где 1 - электрод, 2 - газовый пузырь, 3 - сыпучий флюс, 4 - ванна жидкого  металла.

Флюс насыпается слоем  толщиной 50-60 мм;

дуга утоплена в массе  флюса и горит в жидкой среде расплавленного флюса, в газовом пузыре, образуемом газами и парами, непрерывно создаваемыми дугой. При среднем насыпном весе флюса около 1,5 г/см9 статическое давление слоя флюса на жидкий металл составляет 7-9 г/см2. Этого незначительного давления, как показывает опыт, достаточно, чтобы устранить нежелательные механические воздействия дуги на ванну жидкого металла, разбрызгивание жидкого металла и нарушение формирования шва даже при очень больших токах.

В то время как при  открытой дуге механическое воздействие цуги на ванну жидкого металла делает практически невозможной сварку при силе тока выше 500-600 а вследствие разбрызгивания металла и нарушения правильного формирования шва, погружение дуги во флюс дало возможность увеличить применяемые токи в среднем до 1000-2000 а и максимально до 3000-4000 п. Таким образом, появилась возможность при сварке под флюсом повысить сварочный ток в 6-8 раз по сравнению с открытой дугой с сохранением высокого качества сварки и отличного формирования шва. Производительность сварки при этом растет значительно быстрее увеличения тока, меняется самый характер образования шва.

Маломощная открытая дуга лишь незначительно расплавляет  кромки шва, который образуется главным  образом за счет расплавленного электродного металла, заполняющего разделку кромок. Мощная закрытая дуга под флюсом глубоко расплавляет основной металл, позволяет уменьшить разделку кромок под сварку, а часто и совсем обойтись без разделки. Снижается доля участия электродного металла в образовании шва; в среднем наплавленный металл образуется на 2/3 за счет расплавления основного металла и лишь на х/3 за счет электродного металла. Производительность сварки, определяемая числом метров шва за час горения дуги, при сварке под флюсом значительно выше (до 10 раз), чем при сварке открытой дугой на одинаковых сварочных токах. Таким образом, производительность сварки под флюсом возрастает как за счет увеличения сварочного тока, так и за счет лучшего его использования.

Возможность резкого  увеличения силы сварочного тока составляет главное, неоценимое преимущество сварки под флюсом. Заключение дуги в газовый пузырь со стенками из жидкого флюса практически сводит к нулю потери металла на угар и разбрызгивание, суммарная величина которых не превышает 2% веса расплавленного электродного металла. Сварные швы получаются равномерного и очень высокого качества. Отсутствие потерь на угар и разбрызгивание и уменьшение доли электродного металла в обра-зовании шва позволяют весьма значительно экономить расход электродной проволоки. Лучшее использование тока заметно экономит расход электроэнергии. Так как дуга горит невидимо под толстым слоем флюса, не требуется защиты глаз работающих.