Способы сварки, применяемые при изготовлении строительных металлоконструкций

Необходимое сварочное соединение, удовлетворяющее условиям строительных конструкций можно достигнуть тремя способами дуговой сварки плавлением:

- ручная дуговая сварка;

- сварка под слоем флюса;

- дуговая сварка в среде защитных газов.

При ручной дуговой сварке электроды выбирают в зависимости от назначения конструкций и типа стали, а режим сварки в зависимости от толщины металла, типа свар­ного соединения и пространственного положения сварки. Диаметр электрода зависит от толщины свариваемого металла.

Рекомендуемые для электрода данной марки значения сварочного тока, его род и полярность выбирают согласно паспорту электрода, в котором приводят его сварочно – технологические свойства, типичный химический состав, шва и меха­нические свойства. При сварке рассматриваемых сталей обеспечиваются высокие механические свойства сварного соединения и поэтому в большинстве случаев не требуются специальные меры, направленные на предотвращение образования в нем закалочных структур. Однако при сварке угловых швов на толстом металле и первого слоя многослойного шва для повышения стойкости металла против тре­щин рекомендуется предварительный подогрев до 120 – 150 °С.

Вследствие своей простоты и мобильности этот способ занимает одно из важнейших мест, но этому способу присущи недостатки, такие как:

- низкая производительность;

- зависимость качества шва от квалификации сварщика;

- зависимость изменения свойств металла шва выполняемого одним электродом в результате его разогрева до t равной от 500 до 600 °С и выше;

- необходимость частой замены электродов, которая кроме
потерь рабочего времени, может повлечь за собой возникновение дефектов в сварном шве.

В целом качество ручнойдуговой сварки зависит от правильности выбора режимов сварки, приспособлений, состава икачества свариваемых материалов, от состояния свариваемых по­верхностей, подготовки кромок под сварку, сборки кромок.

Автоматическую сварку под слоем флюса выполняют электродной проволокой диаметром 3 – 5мм, полуавтоматическую – диаметром 1,2 – 2 мм. Равнопрочность соединения дости­гается подбором флюсов и сварочных проволок и выбором режимов и техники сварки. При сварке низкоуглеродистых сталей в большинстве случаев применяют флюсы АН – 348 – А и ОСЦ – 45 и низкоуглеродистые электродные прово­локи Св – 08 и Св – 08А. При сварке ответственных конструкций, а также ржавого металла рекомендуется использовать электродную проволоку Св – 08ГА. Исполь­зование указанных материалов позволяет получить металл шва с механическими свойствами, равными или превышающими механические свойства основного металла. Использованием указанных материалов достигается высокая стойкость металла швов против образования пор и кристаллизационных трещин. При сварке без разделки кромок увеличение доли основного металла в металле шва и поэтому некоторое повышение в нем углерода может повысить прочностные свойства и понизить пластические свойства металла шва.

Режимы сварки низкоуглеродистых сталей зависят от конструкции соединения, типа шва и техники сварки. Свойства металла околошовной зоны зависят от термического цикла сварки. При сварке угловых однослойных швов, стыковых и угловых швов на толстой стали типа ВСтЗ на режимах с малой погонной энергией в околошовной зоне возможно образование закалочных структур с пониженной пластичностью. Предупреждение этого достигается увеличением сечения швов или применением двухдуговой сварки. В зависимости от условий сварки и охлаждения, свойства сварных соедине­нии из низкоуглеродистых сталей изменяются в широких пределах.

Достоинством сварки под флюсом, является:

- высокая производительность;

- высокое качество шва;

- стабильность;

- более улучшенные условия работы.

Недостатком:

- отсутствие возможности наблюдения за формированием шва;

- увеличение времени на очистку изделия от шлака и флюса.

Всех вышеперечисленных недостатков можно избежать, используя автоматическую сварку в среде защитных газов.

При сварке в среде защитных газов низкоуглеродистых сталей для защиты расплавленного электродного металла и металла сварочной ванны используют углекислый газ. В качестве защитных находят применение и смеси углекислого газа с аргоном или кислородом до 30 %. Аргон и гелий в качестве защитных газов применяют только при сварке конструкций ответственного назначения. Сварку в углекислом газе выполняют плавящимся электродом. В некоторых случаях для сварки используют неплавящийся угольный или графитовый электрод. Этот способ применяют при сварке бортовых соединений из низкоуглеродистых сталей толщиной 0,3 – 2,0 мм (например, канистр, корпусов конденсаторов и т. д.). Так как сварку выполняют без присадки, содержание кремния и марганца в ме­талле шва невелико. В результате прочность соединения составляет 50 – 70 % прочности основного металла.

При автоматической и полуавтоматической сварке плавящимся электродом швов, расположенных в различных пространственных положениях, используют электродную проволоку диаметром до 1,2 мм, а при сварке швов, расположенных в нижнем положении – проволоку диаметром 1,2 – 3,0 мм.

Для сварки в углекислом газе низкоуглеродистых и низколегированных сталей рекомендуется следующая проволока:

- Сталь ВСт1, ВСт2 – проволока Св – 08ГС, Св – 08Г2С, Св – 12ГС.

- Сталь ВСт3 – проволока Св – 08ГС, Св – 08Г2С.

Структура и свойства металла швов, и околошовной зоны на низкоуглеродистых сталях зависят от использованной электродной проволоки, состава и свойств основного металла и режима сварки (термического цикла сварки, доли участия основного металла в формировании шва и формы шва). Влияние этих условий и технологиче­ские рекомендации примерно такие же, как и при ручной дуговой сварке и сварке под флюсом.

На свойства металла шва влияет качество углекислого газа. При повы­шенном содержании азота и водорода, а также влаги в газе в швах могут об­разовываться поры. При сварке в угле­кислом газе влияние ржавчины незна­чительно. Увеличение напряжения ду­ги, повышая угар легирующих элемен­тов, ухудшает механические свойства шва.

Сварка на повышенных токах приводит к получению металла швов с пони­женными пластичностью и ударной вязкостью, что, вероятно, объясняется повы­шенными скоростями охлаждения. Свойства металла швов при обычных режимах соответствуют свойствам металла швов, выполненных электродами типа Э50А.

Преимуществом этого способа сварки перед двумя предыдущими является:

- возможность наблюдения за горением дуги и формированием шва;

- отсутствие операции по зачистке шва от шлака:

- широкая возможность механизации и автоматизации процесса сварки;

- отсутствие необходимости применения флюсов и обмазок для электродов;

- низкая себестоимость выполнения сварочных работ при использовании активных защитных газов.

Недостатки:

- необходимость применения защитных мер против светового и теплового излучения дуги (но это есть и в вышеперечисленных способах);

- относительное разбрызгивание металла.

Рассмотрев все три способа сварки, мы пришли к выводу, что автоматическая сварка в среде защитных газов, лучше всего подходит для изготовления элементов строительной металлоконструкции. Она обеспечит необходимое качество соединения конструкции и является более выгодной с экономической точки зрения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проходя производственную практику в АО «ОМСКТРАНСМАШ», на основании проведенного анализа можно сделать следующие выводы:

Изучив особенности строения легкой металлоконструкции, а также проведя анализ технологических особенностей групп изделий, способов сварки и оборудования, сделали вывод, что автоматическая сварка в среде защитных газов наиболее производительнее чем остальные способы и направления работы сводится к решению следующих задач:

- разработать технологию изготовления легких металлоконструкций;

- разработать оборудование, которое позволяло бы осуществить технологии;

- разработать технологию сварки изделия;

- выбрать сварочное оборудование и оснастку.