Автопортал || Авто - статьи

Сельскохозяйственная техника
Чтение RSS

Ручна дугова зварка

  1. Загальні відомості, класифікація, технологічні можливості
  2. Технологія ручного дугового зварювання
  3. Електроди для РДС і приклади їх промислового застосування
  4. Особливості технології зварювання
  5. техніка зварювання
  6. режими РДС
  7. Технологія зварювання вуглецевіх и низьколегованих сталей
  8. Технологія зварювання теплостійких молібденових і хромомолібденових сталей
  9. Технологія зварювання високолегованих сталей
  10. Контроль якості зварних з'єднань

види зварювання - Ручна дугова зварка

Загальні відомості, класифікація, технологічні можливості

При РДС (ручного дугового зварювання) запалювання дуги, підтримання її довжини під час зварювання, переміщення вздовж зварювальних кромок і подача електрода в зону горіння дуги в міру його розплавлення здійснюється зварювальником вручну. Якість зварювання з'єднання багато в чому залежить від кваліфікації зварника: вміння швидко запалювати дугу, підтримувати необхідну її довжину, рівномірно переміщати дугу вздовж зварювальних кромок, виконувати необхідні коливальні рухи електроду при зварюванні, зварювати шов в різних просторових положеннях.

За кількістю електродів ручна дугова зварка поділяється на одно-, дво- і багатоелектродного ( пучком електродів ). За родом застосовуваного струму: на зварювання при постійному і змінному струмі. Зварювати можна однофазної і трифазної дугою.

Найбільш широкого поширення набула зварювання металевим електродом, що плавиться на постійному і змінному струмі.

Інші методи ручного дугового зварювання застосовуються або для підвищення продуктивності праці (наприклад, зварювання пучком електродів), або для отримання певних типів швів зварних з'єднань (наприклад, при зварюванні з відбортовкою кромок), або при зварюванні легованих сталей, кольорових металів та їх сплавів (наприклад , зварювання вольфрамовим електродом).

Технологія ручного дугового зварювання

зварювані матеріали

За допомогою РДС, як правило, зварюються стали: вуглецеві звичайної якості (по ГОСТ 380-88); вуглецеві якісні конструкційні з нормальним (марок 10, 15 і 20) і підвищеним (марок 15Г і 20Г) вмістом марганцю (ГОСТ 1050-74 і ГОСТ 4543-71 відповідно); низьколеговані (ГОСТ 19282-73, ГОСТ 19281-73); леговані конструкційні (ГОСТ 4543-71); теплотривкі (ГОСТ 20072-88); високолеговані, а також жаростійкі і жароміцні Fe-Ni сплави) по ГОСТ 5632-72. Крім того, за допомогою РДС можливе зварювання чавуну і кольорових металів (Al, Cu і їх сплавів).

Електроди для РДС і приклади їх промислового застосування

Для РДС плавиться застосовують електроди, що представляють собою стрижні з зварювального дроту (довжиною 0,225-0,450 м) з електродним покриттям. Покриття наносять з метою: підтримки стійкого горіння дуги; захисту зони зварювальної дуги від впливу O2 і N2 повітря; утворення на поверхні зварювальної ванни і металу шва шару шлаку, що захищає ванночку від доступу повітря і уповільнює охолодження шлаку; розкислення металу шва і його легування.

Для виготовлення електродних стрижнів застосовують дріт зі сталі та кольорових металів. При зварюванні чавуну, бронзи і деяких інших металів застосовують також литі електродні стрижні.

За ГОСТ 2246-70 холоднотянутая зварювальний дріт маркується наступним чином: малоуглеродистая - Св-08, Св-08А, Св-08АА, Св-08ГА і СВ-10Г2; легована - Св-08ГС, Св-12ГС, Св-08Г2С, Св-10ГН, Св-08ГСМТ і т. д. (всього 30 марок); високолегована Св-12Х11НМФ, Св-10Х11НВМФ, Св-12X13, Св-20Х13, Св-06Х14, Св-08Х14ГНТ і т. д. (всього 41 марка).

Загальні вимоги до електродів

Згідно ГОСТ 9466-75 за призначенням електроди поділяються для зварювання: У - вуглецевих і низьколегованих конструкційних сталей з σв≤600 МПа; Л - легованих конструкційних сталей з σв≤600 МПа, Т - легованих теплостійких сталей, В - високолегованих сталей з особливими властивостями.

Електроди для зварювання сталі підрозділяються на типи - по ГОСТ 9467-75 і ГОСТ 10052-75 і на марки - по стандартам або ТУ (при цьому кожному типу електрода може відповідати одна або кілька марок).

За товщиною покриття залежно від ставлення D / d е (D - діаметр покриття, d е - діаметр електрода, який визначається діаметром стрижня) електроди поділяють:

М - з тонким (D / dе≤1,20), С - із середнім (l, 20е≤1.45), Д - з товстим (l, 45е≤l, 80) і Г - з особливо товстим (D / d е> 1,80) покриттям.

Залежно від покриття електроди поділяють на види: А (кисле покриття), Б (основне покриття), Ц (целюлозне), Р (рутилове) і П (покриття інших видів). При покритті змішаного виду використовують відповідне подвійне позначення. При наявності в покритті залізного порошку в кількості> 20% до позначення виду покриття додається буква Ж.

За допустимим просторовим положенням зварювальні електроди поділяють на групи: 1 - для всіх положень; 2 - для всіх положень, крім зварювання вертикальної «зверху вниз»; 3 - для нижнього, горизонтального на вертикальній площині і вертикального «знизу вгору»; 4 - для нижнього і нижнього «у човник».

За родом і полярності застосовуваного Iсв, а також по номінальній напрузі Uх.х використовуваного джерела живлення зварювальної дуги змінного струму частотою 50 Гц електроди поділяють відповідно до табл. 1.1.


Структура умовного позначення електродів згідно ГОСТ 9466-75 показана на рис. 1.1. Повний умовне позначення електрода має бути зазначено на етикетках або в маркуванні коробок, пачок і ящиків з електродами.


Типи покритих електродів для зварних конструкційних і теплостійких сталей

Вимоги до металевих покритим електродів для РДС вуглецевих, низьколегованих і легованих конструкційних, а також легованих теплостійких сталей встановлює ГОСТ 9467-75.

Електроди для зварювання конструкційних сталей поділяють на такі типи за механічними властивостями металу шва, наплавляемого металу і зварних з'єднань при нормальній температурі:

- Е38, Е42, Е46 і Е50 -для зварювальних вуглецевих і низьколегованих конструкційних сталей з σв≤500 МПа;

- Е42А, Е46А і Е50А -для зварювальних вуглецевих і низьколегованих конструкційних сталей з σв≤500 МПа, коли до металу шва пред'являють підвищені вимоги по пластичності і ударної в'язкості;

- Е55 і Е60 - для таких же сталей з σв = 500 ÷ 600 МПа;

- Е70, Е85, Е100, Е125, Е150 -для зварювальних легованих конструкційних сталей підвищеної та високої міцності з σв≥600 МПа.

Хімічний склад металу, наплавленого електродами зазначених вище типів, повинен відповідати вимогам стандартів або ТУ на електроди конкретних марок. Механічні властивості металу шва, наплавленого металу і зварювального з'єднання повинні відповідати нормам, наведеним у табл. 1.2.

2

Примітки: 1. Для електродів типів Е38, Е42. Е46. Е50. Е42А, Е46А, Е50А, Е55 і Е60 наведені значення механічних властивостей встановлені в стані після зварювання, без ТО (термічної обробки). Після ТО механічні властивості для електродів перерахованих типів повинні відповідати вимогам стандартів.
2. Для електродів типів Е70, Е85, Е100, Е125 і Е150 наведені значення механічних властивостей встановлені для металу шва і наплавленого металу після ТО по режимам, регламентованим стандартами або ТУ на електроди конкретних марок. Механічні властивості металу шва і наплавленого металу в стані після зварювання для електродів перерахованих типів повинні відповідати вимогам стандартів або ТУ на електроди конкретних марок.
3. Показники механічних властивостей зварних з'єднань, виконаних електродами типів Е70, Е85, Е100, Е125 і 3150 з dе≤3 мм. повинні відповідати вимогам стандартів або ТУ на електроди конкретних марок.

Згідно ГОСТ 9466-75, в умовному позначенні електродів група індексів, що вказують характеристики наплавленого металу і металу шва, в знаменнику (див. Рис. 1.1) записується так: перші два вказують мінімальне значення σв, а третій - умовно характеризує мінімальні значення одночасно відносного подовження δ5 і критичну температуру крихкості ТX (табл. 1.3). При цьому характеристики механічних властивостей визначаються відповідно до вимог ГОСТ 9466-75.


Електроди для зварювання легованих теплостійких сталей

За ГОСТ 9467-75 ці електроди в залежності від хімічного складу підрозділяють на наступні типи: Е-09М, Е-09МХ, Е-09Х1М, Е-05Х2М. Е-09Х2М1, Е-09Х1МФ, Е-10Х1М1НФБ, Е-10ХЗМ1БФ, Е-10Х5МФ.

Хімічний склад металу, наплавленого електрода для зварювального легованих теплостійких стали, а також механічні властивості наплавленого металу або металу шва повинні відповідати нормам, наведеним у табл. 1.4.


Примітки: 1. Наведені значення механічних властивостей встановлені для металу шва і наплавленого металу після ТО по режимам, регламентованим стандартами або ТУ на електроди.
2. Показники механічних властивостей зварних з'єднань, виконаних електродами з d е <3 мм, повинні відповідати вимогам стандартів або ТУ на електроди конкретних марок.

В умовному позначенні електрода для зварювальних легованих теплостійких сталей група індексів, що вказують характеристики наплавленого металу і металу шва по ГОСТ 9466-75, повинна включати два індексу. Перший характеризує величину ТX (як третя цифра в табл. 1.3), а другий - максимальну робочу температуру, при якій регламентовані показники тривалої міцності наплавленого металу і металу шва (табл. 1.5).

5)

* Максимальна робоча температура, при якій регламентуються показники тривалої міцності наплавленого металу і металу шва.

Електроди для зварювання високолегованих сталей з особливими властивостями

За ГОСТ 10052-75 передбачено 49 типів електродів для РДС корозійностійких, жароміцних та жаростійких високолегованих сталей мартенситного, мартенсито-феритного, феритного, аустеніто-феритного і аустенітного класів (Е-12х13, Е-06Х13, Е-10Х17Т, Е-12Х11НМФ, Е -12Х11НВМФ і ін.).

В основі класифікації електродів за типом лежать хімічний склад і механічні властивості (табл. 1.6). Для деяких типів електродів нормується також зміст феритної фази в структурі (табл. 1.7), його стійкість до міжкристалітної корозії і максимальна температура, при якій регламентовані показники тривалої міцності металу шва.


* 1 Наплавлений метал і метал шва не схильні до міжкристалітної корозії; випробування за методом (ГОСТ 6032 - 84).
* 2 Максимальна робоча температура (° С), при якій регламентуються показники тривалої міцності наплавленого металу і металу шва.
* 3 Максимальна робоча температура зварних з'єднань (° С), до якої допускається застосування електродів при зварюванні жаростійких сталей.
* 4 Зміст феритної фази в наплавленого металу для електродів, що забезпечують аустеніто-феритної структуру наплавленого металу.

Наведені норми хімічного складу наплавленого металу і вміст у ньому феритної фази, а також механічні властивості металу шва і наплавленого металу повинні бути перевірені при випробуванні електродів відповідно до вимог ГОСТ 94Р6-75.

Випробування наплавленого металу на міжкристалітну корозію проводять згідно з ГОСТ 6032-84 або за спеціальною методикою, визначеною в стандарті або ТУ на електроди конкретної марки.

Умовне позначення електродів повинно відповідати ГОСТ 9466-75.

У знаменнику умовного позначення група індексів вказують характеристики наплавленого металу і металу шва, повинна складатися з чотирьох цифр для електродів, що забезпечують отримання аустеніто-феритної структури наплавленого металу, і з трьох - для інших електродів. Індекси характеризують стійкість наплавленого металу і металу шва до МКК, жароміцність, жар (стійкість і кількість феритної фази в металі шва (табл. 1.8). Всі дані, необхідні для складання групи індексів, повинні бути взяті зі стандартів або ТУ на електроди конкретних марок.

Електроди для зварювання чавуну і кольорових металів

Tpe6oванія до покритим електродів для зварювання чавуну і кольорових металів (алюмінію, міді та їх сплавів) державними стандартами не регламентовані, і всі зазначені електроди виготовляють але стандартний або ТУ на електроди конкретних марок.

Для зварювання чавуну найбільш часто використовують електроди марок ОМЧ-1 ВЧ-3, МНЧ-1, МНЧ-2, ЦЧ-ЗА, ЦЧ-4 і т. Д. Для зварювання алюмінію і його сплавів широко поширені електроди марок ОЕА-1, ОЕА -2 і А2, а для зварювання міді і її сплавів - електроди марок «Комсомолець-100», МН-5 і ОЕБ-1.

Особливості технології зварювання

Типи зварних швів і підготовка кромок

Основні типи і конструктивні елементи шва зварних з'єднань регламентовані ГОСТ 5264-80, ГОСТ 11534-75 і ГОСТ 16037-80.

техніка зварювання

Запалюють дугу короткочасним дотиком кінця електрода до виробу. Внаслідок протікання Iк.е і наявності контактного опору торець електрода швидко нагрівається до високої температури, і після відриву електрода від виробу встановлюється дуговий розряд, зазор не повинен перевищувати 4-5 мм, інакше дуга урветься. Необхідною умовою порушення дуги в момент відриву електрода є забезпечення швидкого підйому напруги джерелом харчування до 20-25 В.

«Ведуть» дугу таким чином, щоб зварюються кромки проплавляющей з утворенням необхідної кількості наплавленого металу і щоб шов був добре сформованим. Це можливо за умови, що lд постійна, а електрод переміщається по заданій траєкторії (lд - відстань між кінцем електрода і зварювального ванній). Нормальною вважається lд = (0,5 ÷ 1,2) d е в залежності від марки електрода і умов зварювання. Сталість lд залежить від кваліфікації зварника, який повинен підводити електрод до виробу рівномірно, у міру розплавлення місця зварювання.

Основні, найбільш часто використовувані способи переміщення кінця електрода при зварюванні наведені в табл. 1.9. При дуже короткій дузі шов погано формується, а при надмірно великий - зменшується глибина провару, підвищується розбризкування, погіршується якість металу шва. У деяких випадках (наприклад, при зварюванні електродом з основним покриттям) це може призвести до утворення пір в металі шва.


Залежно від довжини зварюваного стику і товщини металу δме розрізняють кілька способів виконання шва (рис. 1.2).


Короткі шви (довжиною до 250 мм) зазвичай виконують «на прохід». Шви середньої довжини (250-1000 мм) - або від середини до країв, або назад-ступінчастим способом. В останньому випадку стик розбивають на короткі ділянки (100-300 мм). Зварювання на кожній ділянці ведуть в напрямку, зворотному загальному її напрямку; кінець наступного ділянки збігається з початком попереднього.

Довгі шви виконують назад-ступінчастим способом від середини до країв, що зменшує зварювальні напруги і деформації.

При зварюванні металу великої товщини шви виконують за кілька проходів шарами або валиками (рис. 1.3), що також сприяє зниженню зварювальних напруг і деформацій. При першому способі кожен шар шва виконують за один прохід, при другому - за кілька проходів. При зварюванні шарами внутрішня напруга і, отже, деформації знімаються в більшій мірі, ніж при зварюванні валиками. Перший спосіб застосовують переважно при зварюванні кутових швів, другий - при стиковому зварюванні, так як широкі шви високої якості у верхній і середній частинах оброблення виконати складно.


Для зниження зварювальних напруг і деформацій використовують також спосіб заповнення оброблення каскадним методом або «гіркою» (рис. 1.4). При цьому шви розбивають на короткі ділянки, а кожний наступний шов при зварюванні накладають на ще не остиглий метал попереднього шару. Сварка гіркою - різновид каскадного способу. При великій довжині її ведуть одночасно від середини до країв два зварника.

режими РДС

При РДС характеристиками режиму зварювання є: d е, Iсв, Uд, Vсв, рід струму, полярність і ін Величину Iсв вибирають в залежності від типу зварювальних з'єднань, марки і товщини металу, положення шва в просторі і т д. (Відповідно до рекомендацій технічної документації на кожну конкретну марку електрода).

Орієнтовні режими зварювання можна визначити по залежностям, наведеним в табл. 1.10.

10

Рід і полярність Iсв залежать в основному від товщини металу і марки електрода. При невеликій товщині металу середньовуглецеві і високолеговані стали зварюють переважно на постійному струмі зворотної полярності, що зменшує ймовірність утворення прожогов і перегрів металу. Маловуглецеві і низьколегованісталі середньої і великої товщини частіше зварюють на змінному струмі для зниження витрат електроенергії і вартості зварювального устаткування.

Напруга дуги при РДС змінюється в порівняно вузьких межах і вибирається на підставі рекомендацій технічної документації для даної марки електрода. Швидкість зварювання зазвичай вибирають з урахуванням необхідності отримання шару наплавленого металу, що має певну площу поперечного перерізу.

При зварюванні багатошарових стикових швів з обробленням кромок число проходів залежить від загальної площі поперечного перерізу наплавленого металу і шва, наплавляемого за один прохід.

Технологія зварювання вуглецевіх и низьколегованих сталей

При зварюванні маловуглецевих сталей в більшості випадків не потрібно застосування спеціальних технологічних заходів, спрямованих на запобігання утворенню в металі околошовной зони гартівних структур. Залежно від міцних показників зварюваної сталі широко використовують електрод з рутиловим і ільменітовим покриттям типів Е42 і Е46 (наприклад, АНО-6, АНО-4 та ін.). Для особливо відповідальних сталевих конструкцій застосовують електроди з основним покриттям типів Е42А і Е46А (наприклад, УОНИ-13/45, СМ-11, Е-138 / 45н та ін., Табл. 1.11). При зварюванні кутових швів на товстому металі і першого шару багатошарового шва рекомендується виконувати попередній підігрів деталей, що зварюються до 120-150 ° С -для підвищення стійкості металу шва проти кристалізаційних тріщин.


Середньовуглецеві стали (ст.5, Ст30 та ін.) І деякі низьколеговані сталі з вмістом вуглецю і легуючих домішок, близьким до верхньої межі, зварюють з попереднім підігрівом до 150 300 ° С, що уповільнює охолодження виробів і в багатьох випадках дозволяє уникнути утворення малопластичних і тендітних гартівних структур. Для цієї ж мети знижують швидкість зварювання, а також виконують її двома і більше розсунутими зварювальними дугами. Для зварювання застосовують електроди типів Е42А, Е46А і Е50А з основним покриттям (АНО-13/45, УОНИ-13/55, Е-138 / 45н, АНО-Т і ін.). При мм забезпечується σв металу шва не нижче σв основного металу. Технологія зварювання високовуглецевих сталей обов'язково передбачає попередній підігрів до 350-400 ° С, іноді супутній підігрів і подальшу термічну обробку.

Краї стиків ретельно обробляють, витримуючи рівномірний зазор. Збірку виробів виконують за допомогою пристосувань, що допускають вільну усадку в процесі зварювання.

Прихватку і зварювання виконують на постійному струмі зворотної полярності, зменшеним на 10-20% в порівнянні з I св для маловуглецевих сталей. Кратери ретельно заплавляются, забезпечуючи плавний перехід шва до основного металу.

При зварюванні металу товщиною> 6 мм накладають багатошарові шви; процес ведуть з інтервалом між накладенням шарів. Обов'язково накладають Отжигают валик. Конструкції з сталей, що гартуються після зварювання піддають термічній обробці.

Технологія зварювання теплостійких молібденових і хромомолібденових сталей

Збірку конструкцій виконують без підкладних кілець, за допомогою пристроїв, що унеможливлюють прихватку або зводять число прихваток до мінімуму. Бажана оброблення крайок з криволінійним скосом.

Перед зварюванням при товщині металу δме≥10 мм необхідний попередній, а в процесі зварювання - супутній підігрів. Останній виключають в тих випадках, коли зварювання ведуть два зварника. Зварювання виконують на постійному струмі зворотної полярності.

При δме≥5 мм застосовують багатошарову зварювання. При зварюванні вертикальних стиків з δме> 30 мм, а також горизонтальних стиків посилення шва виконують декількома валиками. Останнім накладають Отжигают валик. Після зварювання проводять термічну обробку (високий відпустку).

Деякі марки електродів для зварювання легованих теплостійких сталей наведені в табл. 1.12.

12

* Сварка на постійному струмі зворотної полярності.

Технологія зварювання високолегованих сталей

Зварювання виконують спеціальними електродами (табл. 1.13) на постійному струмі зворотної полярності; Iсв на 10-20% менше, ніж для маловуглецевої сталі. Зварювання виконують короткою дугою без поперечних коливань кінця електрода. Застосовують укорочені електроди малого діаметра. Корінь шва зварюють електродом з d е = 2 ÷ З мм.


Зварювання ведуть на підвищених швидкостях, багатошаровими швами з великим інтервалом часу між накладенням окремих шарів.

Аустенітні стали при зварюванні посилено охолоджують; шви аустенітних сталей, звернені до агресивного середовища, зварюють в останню чергу. Дугу запалюють на шві, кратери ретельно заплавляются.

Хромисті стали зварюють з підігрівом до 200-400 ° С, після зварювання охолоджують до 150-200 ° С і проводять високий відпустку (нагрів в печі до 720-750 ° С з витримкою протягом 5 хв на δме = 1 мм, але не менше 1 ч, з подальшим охолодженням на повітрі; при утриманні 17-20% Сr витримку збільшують до 10 хв на кожен міліметр шару δме).

Окалиностійкі стали після зварювання відпускають при 650 ° С. Феритні стали (Х25, Х30) нагрівають до 800-850 ° С і охолоджують у воді. Термічну обробку аустенітних сталей виконують тільки для вирівнювання структури шва і основного металу і для попередження міжкристалітної корозії (стабілізуючий відпал - нагрівання протягом 2-3 ч при 850-900 ° С або гарт в воду після нагрівання до 1050-1100 ° С). Високомарганцовістой аустенитную сталь (Г13Л) зварюють в загартованому стані (останнє визначають за допомогою магніту - загартована сталь немагнітними). Аустенітні стали піддаються сильному викривлення, тому їх зварюють із застосуванням різних затискачів або назад-ступінчастим способом і т. П.

Контроль якості зварних з'єднань

Методи контролю якості зварних з'єднань встановлені ГОСТ 3242-79. У ньому визначені методи контролю в залежності від виду та розміру дефектів, їх розташування, товщини матеріалів, а також способів зварювання.

Джерело: Волченко В.Н. Зварювання та зварювані матеріали т.2. -M. 1996

Читати далі: Зварювання при низьких температурах , Деформації та напруги при зварюванні