Свариваемость алюминия и его сплавов

Технологическая свариваемость алюминия и его сплавов осложняется специфическими теплофизичес­кими свойствами (теплоемкость, теплопроводность, теплота плавления, температура плавления), системой и уровнем легирования, количеством примесей (Fe, Si), объемом растворенных газов (02, Н2), а также особен­ностями кристаллизации сварочной ванны (рост зерна, высокие скорости охлаждения, развитие химической, структурной и механической неоднородности и т д.).

Указанное многообразие факторов и часто противопо­ложное их воздействие на уровень свойств сварных швов и соединений (пластичность, вязкость) предопределяет появление дефектов металлургического и технологичес­кого характера, снижающих свойства в сравнении с ос­новным металлом и ограничивающих использование сварных соединений в конструкциях ответственного назначения. Устранение причин появления дефектов или их исправление осложняет технологию сварки и, следовательно, ухудшает технологическую сваривае­мость алюминия и его сплавов.

С этой точки зрения технологическую свариваемость следует оценивать как наличие определенных проблем (і рудностей) сварки, к которым можно отнести склон­ность к горячим (кристаллизационным), а иногда и к холодным трещинам, образование окисных включений і швах, ухудшающих сплавление кромок и охрупчива - ющих металл шва, пористость и нарушение формиро­вания швов, повышенные сварочные деформации и ко­робление свариваемых кромок в процессе сварки и т д.

Известно, что склонность к горячим трещинам (техно­логическая прочность в процессе сварки) конструкци-

онных сплавов определяется уровнем их деформацион­ной способности в период кристаллизации, а также тем­пом нарастания растягивающих напряжений в температур­ном интервале хрупкости (ТИХ). Механизм образования горячих трещин описан в литературе [4, 7], а схема про­цесса показана на рис. 8.1. Специфическими и усугуб­ляющими факторами трещинообразования при сварке AJ-сплавов являются более широкий (в сравнении со сталями) ТИХ, повышенный объем эвтектики и охруп - чиваюших примесей в ванне, степень ее окисленности, содержание газов. Эти факторы в сочетании с увеличен­ным объемом расплавленной сварочной ванны, значи­тельной литейной усадкой и формирующимся крупным зерном при сварочном нагреве определяют высокие тем­пы роста деформаций кристаллизующейся ванны и ис­черпание пластичности металла, что и ускоряет возник­новение горячих трещин. Наибольшую склонность к горячим трещинам при сварке проявляют сплавы сис­тем Al-Cu, Al-Zn, Al-Si, менее склонны к ним сплавы систем Al-Mg, А1-Мп.

Практически склонность к горячим трещинам оце­нивается по технологическим пробам, из которых наи­более жесткой является кольцевая проба. Критерием склонности к горячим трещинам по этой пробе являет­ся суммарная длина образовавшихся трещин при свар­ке сплавов различного легирования на различающихся режимах сварки, либо при сварке заданного сплава раз­личными электродными материалами. На основе таких проб определяются способы и материалы получения работоспособных соединений.

Другой важной проблемой свариваемости являются наличие на свариваемых кромках и образование в процес­се сварки тугоплавких и хрупких оксидов А1£)3 или, точ­нее, МеО ‘ А1/)ъ способных адсорбировать газы и влагу (АІ203'ЗН20). Последняя удерживается оксидной плен-

Глава Т8. Алюминий и его сплавы

кой вплоть до плавления металла, способствуя впослед­ствии образованию пор. Оксид А1203 отличается высо­кой химической прочностью против диссоциации и ре­акциями с другими металлами в твердом состоянии. Восстановление алюминия из его оксида в условиях сварки практически исключено. Оксид покрывает сва­рочную ванну и, не расплавляясь, удерживается повер­хностным натяжением на ее поверхности. Обладая вы­соким электрическим сопротивлением ((DА 1,0з= 1-Ю7 Омсм), оксид резко снижает стабильность дугового раз­ряда, приводя к блужданию дуги, ухудшению формиро­вания поверхности шва, образованию несплавлений и шлаковых включений.

В алюминиевых сплавах, как правило, содержится не более 8-9% легирующих элементов (Си, Mg, Мп, Si, Zn м др.) и 0,2—1,7% примесей. Они несколько изменяют указанный характер, состав и свойства оксидов. Уста­новлено, что при Т = 700—750 °С окисление Си, Мп и Si маловероятно, а окисление Be, Mg, Са — значительно. )то приводит к тому, что, например, в сплавах системы А1 Mg оксидная пленка представляет собой шпинель АЬ03 • MgO или оксид MgO (если магния в сплаве бо­лее 1,5%). Такая пленка слабо защищает основу от даль­нейшего окисления, так как она пористая. Имея перис - го-хлопьевидное строение и повышенную плотность, она кшет в сварочной ванне и зашлаковывает корень шва.

I ^значительная добавка бериллия в алюминиевый сплав улучшает в десятки раз защитные свойства оксида.

Для стабилизации дугового разряда и уменьшения оксидных включений в швах необходимо удалять окис­ную пленку со свариваемых кромок, присадочной про­волоки и принимать меры к защите ванны от взаимодей - I і вия с кислородом (поддув Ат в корень шва, насадки к трелкам, малые зазоры).

Водород в отличие о г других газов (02, N2) обладает несколько повышенной способностью растворяться в расплавленной алюминиевой ванне и при ее кристалли­зации в условиях сварки (высокие скорости охлажде­ния), не успевая выйти из шва, образует поры е швах (48% всех дефектов швов). Основным источником во­дорода в сварочной ванне является реакция взаимодей­ствия влаги, содержащейся в составе окисной пленки, с металлом:

2А1 + ЗН20 = А1203+ 6Н+. (18.1)

Снижение концентрации растворенного водорода до [Н] < 0,7 см3/100 гм практически устраняет пористость Это достигается соответствующей подготовкой поверх­ности свариваемых кромок и проволоки (механическая очистка, промывка заготовок горячей водой, спиртом, химическое травление, полирование проволоки и т. п.), надежной зашитой зоны сварки от атмосферы, исполь­зованием повышенных диаметров присадочной прово­локи, снижением доли основного металла в шве, соблю­дением нормативных сроков хранения материалов перед сваркой, регулированием режимов сварки и т. д.

Повышенное коробление сварных соединений, объясняю­щееся большой величиной коэффициента линейного рас­ширения (ад] = 0,24 * 10~4 град 1 и астал„ = 0,12 • 104 град ') и низким модулем упругости, также усложняет технологию сварки и требует выполнения ряда технологических мер по устранению или существенному снижению уровня короб­ления (жесткое закрепление свариваемых кромок, предва­рительное их формирование, усиление теплоотвода в ос­настку, утолшение кромок и т. д.).

Необходимость использования мощных и концент­рированных источников теплоты для сварки алюмини­евых сплавов (из-за высокой теплопроводности) приво­дит, в частности, к значительным токовым нагрузкам на

вольфрамовые электроды, что является причиной появ­ления в швах вольфрамовых включений. Использование вольфрамовых электродов, легированных окислами лан­тана и иттрия (ЭВЛ -10, ЭВИ-2), обладающих повышен­ной термостойкостью, существенно их уменьшает.

Применение в отдельных случаях подогрева кромок до Т = 150—200 °С является особенностью сварки, ко­торую необходимо учитывать при сварке высокопроч­ных термически упрочняемых алюминиевых сплавов.

Отсутствие цветов побежалости затрудняет визуаль­ное наблюдение за процессом нагрева и расплавления металла и приводит к прожогам.

Технология сварки

18.4.1. Подготовка металла под сварку и типы соединений

Перед сваркой с кромок тщательно удаляют техноло­гическую смазку, которой покрыты полуфабрикаты. Поверхность металла на ширине 100—150 мм в обе сто­роны от свариваемой кромки обезжиривается ацетоном, Уайтспиритом, растворителями PC—1, PC—2. Обезжири­вание можно производить также в водном растворе со - стлва: 40-50 г/л Na3P04- 12Н20, 40-50г/л соды СаС03, 25—30 г/л жидкого стекла Na2Si03 в течение 4—5 мин при Т = 70 °С.

Поверхностную оксидную пленку, находящуюся ПОД ісхнодогической смазкой, удаляют на ширине 25—30 мм пі стыка металлическими щетками или шабером. Пос­ле зачистки кромки вновь обезжиривают.

При массовом производстве изделий для удаления оксидной пленки с поверхности детали перед сваркой

подвергают травлению в щелочных ваннах по следую­щей технологии:

1) обезжиривание в растворителе;

2) травление в ванне из водного раствора 45—50 г/л NaOH в течение 1—2 мин при Т = 60—80 С;

3) промывка в проточной горячей воде (Т = 60 -80 °С), а затем в холодной воде (Т = 20 °С);

4) осветление (удаление остатков NaOH) в 30% ра­створе HN03 в течение 2 мин при Т = 60 "С;

5) промывка в холодной проточной воде, а затем в горячей (Т = 60-80 °С);

6) сушка горячим воздухом.

Электродные проволоки из алюминиевых сплавов травятся в ваннах такого же состава, что и заготовки. После травления проволоку рекомендуется подвергать электрохимическому полированию (травлению) в сме­си фосфорной Н3Р04 и серной H2S04 кислоты с добав­кой окиси хрома Сг203. Эта операция снижает порис­тость и окисные включения в швах. Такая обработка заготовок и проволоки обеспечивает минимальную тол­щину окисной пленки на их поверхностях, сохраняющу­юся в течение 3—4 дней.

Сварку рекомендуется производить в помещениях, чи­стота которых гарантируется их отделкой и регулярной уборкой. Все подготовительные и сварочные работы вы­полняются в чистой спецодежде и сухих перчатках. Тем­пература в помещении должна быть не ниже Т = 18—20 °С.

Основные типы соединений, применяемые при свар­ке, регламентированы ГОСТ 14806-80. Стыковые со­единения предпочтительны и применимы при всех спо­собах сварки. Для облегчения удаления оксидных включений из корня шва используют формирующие подкладки со специальной формой канавки или раздел ку кромок с обратной стороны (рис. 18.4).

Сварка металла толщиной S = 3—6 мм производится без разделки кромок за 1—2 прохода. При толщине S > • 6,0 мм для уменьшения объема наплавки рекоменду­ется V-образная разделка кромок с углом разделки, выби­раемым согласно ГОСТ 14806—80_ Разделку рекомендуется миолняіь валиками малого сечения. При аргонодуговой і марке W-электродом на свариваемые кромки часто на­носятся фторидные флюсы, разведенные на спирте, что и пособствует уменьшению числа оксидных включений, и абилизирует сварочную дугу и повышает ее проплав­ляющую способность.

18.4.2. Способы и особенности сварки

Газовая сварка применяется для неответственных mi полистовых соединений или ремонте отливок. Co­mb газовой смеси — нормальный с незначительным н ібьітком ацетилена. Мощность пламени выбирается в іависимости от толщины металла Для защиты от окис - ІСШ1Я металла газами пламени и удаления окислов с кромок при сварке применяют флюсы. Наиболее рас­пространенным является флюс АФ—4А, вводимый или с присадочным прутком или наносимый в виде пасты на кромки перед сваркой. Состав флюса: 28% NaCl, 50% К СІ, 14% LiCl, 8% NaF. После сварки остатки флюса

удаляют промывкой в горячей воде. В качестве приса­дочного металла применяют проволоку или прутки из алюминия или его сплавов. Диаметр проволоки выби­рают в зависимости от толщины свариваемых элемен­тов (табл. 18.2) [16].

Таблица 18.2

Выбор диаметра присадочной проволоки в зависимости от толщины свариваемых кромок

При сварке листов S > 8—10 мм или при заварке де­фектов литья рекомендуется подогрев изделия до Т = 250—300 °С. Механические свойства сварных соедине­ний при газовой сварке всегда ниже свойств основного металла [асвхосд. = (0,6-0,65)овом].

Дуговая сварка угольным электродом применяется, в основном, для соединения алюминиевых электричес­ких шин и заварки дефектов литья. При толщине метал­ла S < 2,0—2,5 мм сварку ведут без разделки кромок, а при больших толщинах — с разделкой и с гарантиро­ванным зазором. Сварка ведется постоянным током прямой полярности с использованием алюминиевых или угольных формирующих подкладок. Диаметры угольных электродов выбирают в зависимости от толщи­ны и для S = 4—15 мм они составляют d3 = 8-15 мм. В качестве присадочных материалов используются алю­миниевые прутки диаметром 4-8 мм. При сварке ис­пользуют флюсы, аналогичные по составу флюсам для газовой сварки. Механические свойства соединений близки к основному металлу.

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами при­меняется для малонагруженных конструкций из тех­

нического алюминия (АДО, АД1), сплавов АМц, АМг и силуминов (АЛ2, АЛ4). Сварка производится постоян­ным током обратной полярности, как правило, с подо­гревом до Т = 250-350 °С с целью получения требуемо - ю проплавления при умеренных токах сварки.

Основным типом соединения является стыковое. Соединения тавровые и внахлестку, как правило, не ре­комендуется применять из-за большого перегрева ме­талла, роста зерна и коробления соединения. При необ­ходимости их сварки катет шва должен быть не менее 5 мм. При толщине S = 4-20 мм разделки кромок не требуется, но зазоры не должны быть более 0,5-1,0 мм. Сварка производится на стальных подкладках, а швы выполняются двусторонними. Для больших ТОЛЩИН угол V-образной разделки составляет а = 70—90 а за­зоры в стыке — 1,5—2,0 мм.

Электроды перед сваркой прокаливаются при Т = 150—200 °С. Величину сварочного тока можно выбирать из соотношения 1св = (45—60)(3-,. Прихватку кромок, как правило, производят с подогревом до Т = 200—250 °С. Прихватки (или нижележащие слои) перед сваркой тща - гсльно зачищаются от шлака и окислов.

Металлическими стержнями электродов для сварки алюминия являются проволоки марок СвА1, СвА5, СвАК5 (ГОСТ 7871-75), а для алюминиевых сплавов — проволоки СвАМц, СвАМгІ, СвАМгЗ, СвАМг5, СвАМгб и др.

В качестве электродных покрытий, основное назначение которых состоит в разрыхлении и возгонке окисной плен­ки, используются растворы хлористых и фтористых солей щелочноземельных металлов (NaCl, KG, LiCL NaF) и кри­олит. Стандартом для сварки алюминия предусмотрено лишь 2 марки электродов (ОЗА— 1, ОЗА—2.). В табл. 18.3 представлены ориентировочные режимы ручной дуговой с парки алюминия и его сплавов.

Механизированная сварка по слою флюса, обеспечива­ющая глубокое проплавление, используется при изго­товлении цистерн и емкостей толщиной S = 10-30 мм. Б качестве флюсов используют смеси криолита Na3AlF6 с галогенидами NaF и хлоридами NaCl, КС1. Для техни­ческого алюминия наиболее применим флюс АН-А, а для сплавов системы Al-Mg — АН—4А. Флюсы обла­дают повышенной электропроводностью, шунтируют дугу и нарушают стабильное ее горение. Поэтому в про - иессе сварки строго контролируются высота и ширина насыпаемого перед дугой флюса (h^ = 10-16 мм). Свар­ка ведется постоянным током обратной полярности с использованием стальных формирующих подкладок. Подогрева кро­мок не требуется.

Особенностью процесса, приводящего к непроварам, несплавлениям кромок и порам, являются поперечные колебания конца электродной проволоки (из-за ее ма­лой жесткости) относительно стыка. В этом случае свар­ка сдвоенным (расщепленным) электродом дает лучшие результаты за счет увеличения размеров ванны и време­ни ее пребывания в жидком состоянии. В последние годы разработаны флюсы, при использовании которых можно сваривать алюминиевые сплавы под слоем флю­са (ЖА—64, ЖА—63А). При этом требования к точнос­ти сборки весьма высоки. Сварку ведут на флюсовой

Ориентировочные режимы сварки по флюсу алюминия и его сплавов и механические

подушке постоянным током обратной полярности. В этом случае снижается опасность появления прожо­гов и снижается пористость швов, улучшаются условия труда сварщиков.

Для электрошлаковой сварки используются указан­ные выше проволоки и флюсы марок АН-А301, АН - А302.

Сварка в защитных (инертных) газах и их смесях ис­пользуется для ответственных соединений. В качестве защитного газа используют аргон первого и высшего сорта (ГОСТ 10157—73) или смеси аргона и гелия. Вид сварки — неплавяшимся или плавящимся электродом — выбирается в зависимости от толщины металла, конст­рукции изделия и необходимой производительности.

Преимуществом сварки неплавящимся вольфрамовым электродом являются высокая устойчивость горения дуги и интенсивное разрушение окисной пленки (при свар­ке на переменном токе) за счет катодного распыления. Этот вид сварки целесообразен для металла S < 12 мм при использовании W-электродов диаметром 2—6 мм. При этом для толщин S < 3,0 мм сварка ведется без раз­делки кромок за один проход на стальной подкладке. При S - 4—6 мм сварку выполняют с двух сторон, а при S > 6 мм выполняют V-образную или Х-образную раз­делку кромок. Величина сварочного тока выбирается в зависимости от диаметра вольфрамового электрода, ис­ходя из соотношения lcu = (50—55)d3. Скорость сварки определяется необходимостью получения требуемой стандартом формы шва и обычно не превышает значе­ний VCB = 8—15 м/ч.

Надежность зашиты ванны зависит от расхода газа, диаметра и формы сопла горелки, расстояния сопла от изделия, условий доступа горелки к месту сварки, нали­чия сквозняков на участке.

Техника сварки характеризуется возвратно-поступа­тельным движением присадочной проволоки, отсут­ствием поперечных колебаний присадочной проволоки, короткой длиной дуги и малым вылетом W-электрода.

Для сварки весьма малых толщин (S < 1,0—2,0 мм) успешно используют процесс импульсно-дуговой свар­ки переменным током, а для сварки больших толщин (до 20 мм) можно применить способ сварки погружен­ной дугой или использовать трехфазную дуговую свар­ку вольфрамовым электродом Последняя обеспечивает более тонкую регулировку теплонложения и получение требуемых параметров и качества шва.

Для механизированной сварки используют токи большие, чем при ручной. Сварку выполняют за один или несколько проходов одно - или двусторонними шва­ми. Особенностью процесса является то, что присадоч­ная проволока подается механизмом подачи таким об­разом, чтобы ее конец опирался на край сварочной ванны. Это позволяет уменьшить количество оксидной пленки в ванне. Однако это требует весьма точной сбор­ки под сварку, что удорожает сварку. Использование повышенных токов предусматривает применение W - элекгродов, легированных окислами иттрии или ланта­на (ЭВЛ—10, ЭВИ—2), что существенно повышает срок их службы. Для сварки термически упрочняемых спла­вов с целью уменьшения ширины зоны разупрочнения используют сварку на асимметричном переменном токе о г специального источника питания. Это позволяет уве­личить проплавление при прямой полярности и улуч­шить катодную обработку ванны в период обратной полярности.

Сварку плавящимся электродом в защитном газе ис­пользуют при толщине металла S > 3,0 мм. При этом при­меняется постоянный ток обратной полярности, что обеспечивает хорошее перемешивание ванны, разруше­ние крупных оксидных включений и удовлетворительное формирование швов. Основным преимуществом спосо­ба является высокая производительность. Сварку можно вести как автоматическую, так и полуавтоматическую. Режимы автоматической сварки приведены в табл. 18.6.

При сварке в горизонтальном или потолочном поло­жениях сварочный ток уменьшается на 10—15%.

Использование импульсно-дуговой сварки плавя­щимся электродом увеличивает производительность процесса, расширяет диапазон токов с направленным мелкокапельным переносом металла, улучшает стабиль­ность дугового разряда и формирование швов, снижает

Глава 18. Алюминий и его сплавы

уровень деформаций. Режимы сварки детально пред­ставлены в литературе [16].

Основное преимущество плазменной и микроплаз - менной способов сварки состоит в высоких скоростях и стабильности процесса, сужении ширины зоны терми­ческого влияния, существенном увеличении глубины проплавлення и снижении остаточных деформаций.

Однако оба указанных способа требуют повышенной точности сборки под сварку (зазоры, смещения кро­мок), специальных источников питания и часто особой конструкции горелок (сопел).

При сварке термически упрочняемых высокопроч­ных алюминиевых сплавов (Діб, АДЗЗ, АК6, В93 и т. п.) основными проблемами свариваемости являются обра­зование трещин в шве и околошовнои зоне и разупрочнение металла в зоне термического влияния. Эти обстоятельства обязывают более тщательно подбирать сварочные мате­риалы (они часто отличаются по легированию от основ­ного металла), строго контролировать режимы сварки, выбирать рациональный порядок наложения швов, а иногда использовать предварительный и сопутствую­щий подогрев. Коэффициент прочности сварных соеди-

нений составляет 0,5—0,65, в то время как при сварке термически неулрочняемых алюминиевых сплавов типа АМц, АМг он может достигать 0,9—1,0. Повысить проч­ность соединения из упрочняемых сплавов можно пос - лссварочной термической обработкой — закалкой с по­следующим старением и пи только старением.

В последние годы расширяется использование элек­тронно лучевой сварки алюминиевых (особенно термо­упрочняемых) сплавов. Пронесе сварки характеризует ся более высоким к. п.д, разрушением и удалением оксидной пленки, обезводоражкванием ванны и сниже­нием пористости, меньшим временем пребывания в твердо-жидком состоянии и уменьшением кристаллиза­ционных трещин, снижением степени разупрочнения высокопрочных сплавов. При этом сварка стыковых соединений S > 20 мм выполняется за один проход а механические свойства соединений близки к основно­му металлу. Однако экономически этот способ сварки не всегда оправдан.

СБОРКА И СВАРКА СТАЛЬНОЙ ЛЕСНИЦЫ

Перед тем как объяснять СБОРКА И СВАРКА СТАЛЬНОЙ ЛЕСНИЦЫ мы должны разобраться, а какому виду конструкций относится сама лестница. Все скажут, что решетчатых конструкций, может быть, но я бы больше отнес к конструкций балочного типа. Поэтому я буду объяснять конструкций балочного типа.

Наиболее широкое применение имеет двутавровый профиль с поясными швами, выполняемыми обычно автоматами под флюсом. Обычно двутавр собирают из трех листовых элементов. При их заготовке, помимо правки, резки и зачистки кромок, часто предусматривают сборочную и сварочную операции для получения листового элемента требуемой длины и ширины. В этом случае к стыковым соединениям предъявляется требование полного и надежного проплавления с хорошим формированием усиления и проплава шва. Поэтому сварка, как правило, производится с двух сторон. Первый слой целесообразно сваривать на флюсовой подушке. В этом случае требования к точности сборки менее жестки, чем при сборке под сварку первого слоя на весу.

Сборка балки должна быть достаточно точной; особое внимание уделяется симметрии расположения и взаимной перпендикулярности полки и стенки . Сборка на стеллаже с помощью простейших приспособлений является трудоемкой и может применяться только в единичном производстве. Использование приспособлений позволяет повысить производительность сборочных операций на 30—35%.

Эффект использования сборочного приспособления существенно зависит от быстрого действия и надежности механизма зажатия элементов. Закрепление и освобождение элементов балки по всей длине с помощью винтов занимает много времени. Значительно производительнее и удобнее в работе приспособления, оснащенные пневматическими зажимами с питанием от заводской сети сжатого воздуха. В этом случае зажатие и освобождение балки осуществляется переключением крана подачи воздуха. Обеспечение взаимной перпендикулярности полки и стенки при сборке требует поступательного перемещения зажимающего элемента. Это можно осуществить либо путем жесткого крепления прижимов на штоках цилиндров, либо прямолинейными направляющими прижимов с шарнирным креплением последних к штокам цилиндров

Помимо рассмотренных кондукторов, предусматривающих зажатие собираемых элементов по всей длине, используют установки с самоходным порталом .На жесткой раме 1 смонтированы две продольные балки 5 и 6, из которых одна (балка 5) закреплена неподвижно, а другая может двигаться поперек рамы. Настройка такой установки на определенную высоту собираемой балки осуществляется перемещением продольной балки 6 с помощью винтов 10, приводимых во вращение электродвигателем 2 через редукторы 3 и 8 и вал 4. Сборочный портал состоит из ригеля 20 и ног 15 и 24 и имеет два, неподвижных пневматических прижима 21 и 25 и два подвижных прижима 17 и 19, установленных на тележках 16 и 18, закрепляемых винтами. Перемещение портала по рельсам 7 осуществляется с помощью приводных скатов 13 от двигателя 22 через редуктор 23 и цепную передачу. Захваты 26 предотвращают подъем портала при включении вертикальных прижимов. Элемент стенки укладывается на балки 5 и 6, полки — на поддерживающие винты 11, их установке помогают стойки 12. Сборщик усаживается на сиденье 14 и подводит портал к месту начала сборки (обычно это середина балки). Вертикальными прижимами лист стенки прижимается к раме установки, горизонтальными прижимами к стенке прижимаются пояса и в собранном сечении ставятся прихватки. Затем прижимы выключаются, портал перемещается вдоль балки на 500—700 мм и операция повторяется. После окончания сборки портал отводят в крайнее положение и пневматическими толкателями 9 поднимают собранную балку над рамой установки.

Обычно автоматами под слоем флюса. Приемы и последовательность наложения швов могут быть различными. Приемы сварки наклоненным электродом позволяют одновременно сваривать два шва, однако имеется опасность возникновения подреза стенки или полки. Выполнение швов «в лодочку» обеспечивает лучшие условия их формирования и проплавления, зато поворачивать изделие приходится после сварки каждого шва. Для этого используют позиционеры-кантователи, наиболее характерные типы которых рассмотрены ниже.

ВЫБОР РЕЖИМА СВАРИВАНИЯ И ОБОРУДОВАНИЯ

Все параметры режима сварки можно разделить на основные и дополнительные. Основные параметры- это величина и полярность тока, диаметр электрода, напряжение на дуге, скорость сварки. Дополнительные параметры - состав и толщина покрытия электрода, положение электрода и положение изделия.

Итак, на что же влияют основные параметры?

Сварочный ток. Увеличение его вызывает (при одина­ковой скорости сварки) рост глубины проплавления (провара), что объясняется изменением погонной энергии (теплоты, приходящейся на единицу длины шва) и частично изменением давления, оказываемого столбом дуги на поверхность сварочной ванны

Режимы сварки стыковых соединений без скоса кромок

Примечание. Максимальные значения тока должны уточняться по паспорту электродов.

Режимы сварки стыковых соединений со скосом кромок

Дополнение: Значения величины тока уточняются по данным паспорта электродов.

.Род и полярность тока также влияют на форму и размеры шва. При сварке постоянным током обратной полярности глубина провара на 40—50% больше, чем постоянным током прямой полярности, что объясняется различным количеством теплоты, выделяющейся на аноде и катоде. При сварке переменным током глубина провара на 15—20% меньше, чем При сварке постоянным током обратной полярности.

Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла, положения, в котором выполняется сварка, а также от вида соединения и формы подготовленных кромок под сварку. При сварке встык "листов стали толщиной до 4 мм в нижнем положении диаметр электрода обычно берется равным толщине сва­риваемого металла. При сварке стали большей толщины используют электроды диаметром 4-—6 мм при условии обеспечения полного провара соединяемых деталей и правильного формирования шва.

Напряжение определяет, главным образом, ширину шва. На глубину провара напряжение оказывает весьма незначительное влияние. Если при увеличении напря­жения скорость сварки увеличить, ширина шва уменьшится.

Сила тока в основном зависит от диаметра электро­да, а также от длины его рабочей части, состава покрытия, положения сварки. Чем больше ток, тем выше производительность, т. е. больше наплавляется металла.

Рис. Сварка стыковочных швов.

I — сварка шва «на весу»; 2 — сварка на медной подкладке (съемной); 3—сварка на стальной остающейся подкладке; 4— сварка с предварительным и подварочным швом

Однако при чрезмерном для данного диаметра электрода токе электрод быстро нагревается выше допустимого предела, что приводит к снижению качества шва и повышенному разбрызгиванию.

На рис. представлены схемы сварки стыковых швов навесу, на медной съемной подкладке, с предваритель­ным подварочным швом и на стальной Подкладке.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Затраты на электроды для дуговой сварки

Дуговая сварка неплавящимся электродом осуществляется при сварке подкрановой балки.

где - норма расхода в электрода на 1 м шва, кг;

l - длина шва на данной операции, м, l = 0,24 м;

- цена 1 кг электрода,гривень.;

К - коэффициент учитывающий потери электрода при зачистке и нарезке, К = 1,2; грвень

Расход электродов (на погонную длину 1м шва определяется выражением Gэ=KэGн, где

Gн- масса наплавленного металла, г;

Кэ- коэффициент расхода электродов, учитывающий потери электрода на угар, разбрызгивание, огарки.

Этот коэффициент в зависимости от марки электрода, типа электрододержателя, технологии и условий сварки ориентировочно равен 1,35-1,45.

Gэ=8,5x160x1,57=2,14кг, с учётом потерь расход электродов равен Gн=Gэ · 1,1; Gн=2,14·1,1=2,35кг.

Расход электроэнергии определяем по формуле:

А=Ау·Gэ,

Тогда А=7·Gн; А=7·2,35=16,45 кВт/ч

ОХРАНА ТРУДА

Поиск по сайту: