Технология сварки
Чтобы начать разрабатывать технологию процесса сварки и техники сварки изделия нужно определить пригодность материала для сварной конструкции, затем выбрать:
- способ сварки;
- сварочное оборудование;
- материалы для сварки;
- элементы подготовки кромок и конструктивный тип соединения;
- режимы сварки;
- нормы и методы контроля качества сварки и сварных швов;
- меры по предупреждению и предотвращению сварочных деформаций.
Основные определения
Сварное соединение — это часть свариваемого изделия в том месте, где сварены его отдельные элементы; размеры сварного соединения, в большинстве случаев, соизмеримы с толщиной свариваемых изделий.
Сварной шов — это часть сварного соединения, которая в процессе сварки находилась в расплавленном состоянии.
Основные виды сварных соединений
- Стыковое;
- тавровое, частный случай — крестовое;
- внахлестку;
- угловое.
Сварной шов меняется в соответствии с видом сварного шва. Согласно ГОСТ 5264-60 швы называются по типу соединения. Тавровые, внахлестку и угловые швы в практики называют угловыми, так как геометрическая форма поперечного сечения таких швов одинакова.
Угловой шов является самым распространенным, чаще имеет плоскую или вогнутую поверхность, реже выпуклую. Катетом задается размер углового шва, при этом следует различать расчетный и видимый катеты. Форма угловых швов тавровых соединений может изменяться как по длине, так и по поперечному сечению. Стыковые швы практически всегда бывают непрерывными и различаются только формой поперечного сечения подготовки кромок под сварку. Стыковые и угловые швы бывают односторонними и двусторонними.
Пробочные швы, встречающиеся в нахлесточных и тавровых соединениях — это особая разновидность швов. Пробочные швы различаются, главным образом, по форме подготовки кромок и размерам. Форма подготовки кромок сварных швов при ручной сварке регламентирована ГОСТ 5264-60 «Швы сварные ручной электродуговой сварки. Классификация и конструктивные элементы». По этому ГОСТ форма подготовки кромок характеризуется следующими элементами: углом скоса кромок, углом раскрытия шва (часто называемым углом разделки), притуплением и зазором. Все эти элементы имеют большое значение для правильного формирования шва при ручной сварке.
Угол скоса кромки обусловливает определенный угол раскрытия шва, что обеспечивает доступ электрода для провара вершины, а следовательно, и ее проплавление. Соединения внахлестку могут быть применены в отдельных случаях для соединения концов профилей с листами. Соединения тавровые без сквозного проплавления могут выполняться в конструкциях, испытывающих статическую или случайную кратковременную переменную нагрузку.
При автоматической и полуавтоматической сварке под флюсом глубина проплавления основного металла заметно больше, чем при ручной сварке. При однопроходной автоматической и полуавтоматической сварке глубина проплавления значительно меньше зависит от зазора и наличия скоса кромок, чем при ручной сварке. В этом случае разделка кромок нужна для того, чтобы убрать избыток наплавленного электродного металла и тем самым обеспечить правильное формирование шва с поверхности. При толщине листов свыше 20 мм скос кромок необходим для обеспечения провара всего сечения, однако притупление может быть значительно большим (до 8 мм). Обычно угол раскрытия шва колеблется в пределах 30-60°; зазор должен быть равен нулю, но при сварке на различных подкладках (стальной остающейся, медной) может достигать 4—5 мм (а притупление 7—8 мм).
Наряду с обычными угловыми швами при толщине привариваемых листов до 5 мм могут быть применены так называемые точечные швы. Точечный шов состоит из отдельных угловых швов небольшого размера, имеющих в плане и в сечении форму эллипса, реже — круга. Сварка таких швов осуществляется полуавтоматом (под флюсом) с подачей проволоки, но при прерывистом перемещении держателя. Форма подготовки кромок при электрошлаковой сварке и сварке в защитных газах не регламентируется ГОСТ (ввиду отсутствия ГОСТ на эти способы сварки). Для электрошлаковой сварки скос кромок не требуется; основной установочный параметр подготовки кромок под сварку — это зазор, который зависит от толщины свариваемого металла и метода электрошлаковой сварки (одноэлектродная или многоэлектродная, проволочным или пластинчатым электродом). Зазор обычно колеблется в пределах 12—30 мм; при сварке судостроительных сталей толщиной 12—30 мм зазор равен 14 ± 4 мм. При сварке в среде СО2 форма подготовки кромок аналогична подготовке кромок при сварке под флюсом. Выбирая тип подготовки кромок для стыковых швов, необходимо учитывать, что с точки зрения расхода электродного металла наиболее экономична Х-образная подготовка.
Преимущество V-образной подготовки кромок состоит в том, что основной объем сварки выполняется в нижнем положении. В ряде случаев ее заменяют V-образной подготовкой с криволинейным скосом кромок, а при автоматической сварке под флюсом — Х-образной несимметричной подготовкой кромок. При V-образной подготовке с криволинейным скосом благодаря уменьшению угла скоса кромок до 10° (вместо 30°) расход электродного металла уменьшается и шов по толщине листа имеет почти одинаковую ширину. Это уменьшает деформацию листов из плоскости от поперечного укорочения шва. Основной объем металла наплавляется в нижнем положении. Недостатком такой подготовки является ее относительная сложность (механическая обработка).