Таблица 16
Области применения электродов для сварки
Таблица 17
Химический состав и механические свойства наплавленного металла зарубежных электродов (по данным каталогов)
Электрод СМ–11 (тип Э42А) получил широкое распространение в строительстве. Применяется при сварке ответственных конструкций во всех пространственных положениях. Наплавленный металл имеет высокие механические свойства. Коэффициент наплавки электрода СМ–11 достигает 10 г/(А×ч). Важным положительным качеством электрода СМ–11 является устойчивость сварки в условиях монтажа, когда необходимо поддерживать постоянство длины сварочной дуги.
Таким же качеством обладают электроды марки МР–3, имеющие коэффициент наплавки 9 г/(А×ч). Они предназначены для сварки постоянным и переменным током.
Электрод марки ОЗС–4 (тип Э46), коэффициент наплавки 8,5 г/(А×ч), для сварки ответственных металлоконструкций из низкоуглеродистой стали и электрод ОЗС–5, коэффициент наплавки 11 г/(А×ч), содержащий в покрытии железный порошок, получили широкое применение. Сварка выполняется переменным и постоянным токами любой полярности во всех пространственных положениях.
Для сварки ответственных конструкций из низкоуглеродистых сталей переменным или постоянным током во всех пространственных положениях хорошие результаты дают электроды марки АНО–5 (тип Э42), имеющие коэффициент наплавки 11 г/(А×ч), и марки АНО–6, с коэффициентом наплавки 8,5 г/(А×ч).
Для сварки деталей из низкоуглеродистой стали, работающих при динамических нагрузках, применяют электроды марок АНО–3 и АНО–4 (тип Э46), с коэффициентом наплавки 8 г/(А×ч).
Устойчивым горением дуги, незначительным разбрызгиванием металла, стойкостью против образования кристаллизационных трещин и легкостью отделения шлаковой корки характеризуются электроды типа АНО.
Электроды марки ОМА–2 (тип Э42) – стержень из проволоки Св–08 диаметром до 3 мм, ток в пределах 35–65 А применяют для сварки конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей малых толщин (0,8–3,0 мм) во всех пространственных положениях.
Глава 10
Технология выполнения ручной дуговой сварки
Техника выполнения швов
Для выполнения сварного шва прежде всего определяют режим сварки, обеспечивающий хорошее качество сварного соединения, установленные размеры и форму при минимальных затратах материалов, электроэнергии и труда.
Режимом сварки называется совокупность параметров, определяющих процесс сварки: вид тока, диаметр электрода, напряжение и значение сварочного тока, скорость перемещения электрода вдоль шва и др. Основными параметрами режима ручной дуговой сварки являются диаметр электрода и сварочный ток. Остальные параметры выбирают в зависимости от марки электрода, положения свариваемого шва в пространстве, вида оборудования и др. Диаметр электрода устанавливают в зависимости от толщины свариваемых кромок, вида сварного соединения и размеров шва.
Для стыковых соединений приняты практические рекомендации по выбору диаметра электрода в зависимости от толщины свариваемых кромок. При выполнении угловых и тавровых соединений принимают во внимание размер катета шва. При катете шва 3–5 мм сварку производят электродом диаметром 3–4 мм. При катете 6–8 мм применяют электроды диаметром 4–5 мм.
При многопроходной сварке швов стыковых соединений первый проход выполняют электродом диаметром не более 4 мм. Это необходимо для хорошего провара корня шва в глубине разделки.
По выбранному диаметру электрода устанавливают значение сварочного тока. Обычно для каждой марки электродов значение тока указано на заводской этикетке, но можно также определить по следующим формулам:
I = (40–50)d,
при d = 4–6 мм;
I = (20+6d)d,
при d меньше 4 и больше 6 мм,
где I – значение сварочного тока (А);
d – диаметр электрода (мм).
Полученное значение сварочного тока корректируют, учитывая толщину металла и положение свариваемого шва. При толщине кромок менее 1,3–1,6 безрасчетное значение сварочного тока уменьшают на 10–15 %, при толщине кромок больше трех диаметров электрода увеличивают на 10–15 %. Сварку вертикальных и потолочных швов выполняют сварочным током, на 10–15 % уменьшенным против расчетного.
Сварочную дугу возбуждают двумя приемами:
1. Можно коснуться свариваемого изделия торцом электрода и затем отвести электрод от поверхности изделия на 3–4 мм, поддерживая горение образовавшейся дуги (рис. 60а).
2. Можно также быстрым боковым движением коснуться свариваемого изделия и затем отвести электрод от поверхности изделия на такое же расстояние (по методу зажигания спички) (рис. 60б).
Рис. 60.
Зажигание сварочной дуги:
а – кратковременным прикосновением электрода к поверхности изделия; б – чирканьем конца электрода о поверхность изделия
Прикосновение электрода к изделию должно быть кратковременным, так как иначе он приваривается к изделию, т. е. «примерзает». Отрывать «примерзший» электрод следует резким поворачиванием его вправо и влево. После отрыва дуга зажигается повторно (рис. 61).
Рис. 61.
Зажигание дуги после ее обрыва:
1 – место повторного зажигания дуги;
2 – кратер
Длина дуги значительно влияет на качество сварки.
Короткая дуга горит устойчиво и спокойно. Она обеспечивает получение шва высокого качества, так как расплавленный металл электрода быстро проходит дуговой промежуток и меньше подвергается окислению и азотированию. Но при этом слишком короткая дуга вызывает «примерзание» электрода, дуга прерывается, нарушается процесс сварки. Горение длинной дуги происходит неустойчиво, с характерным шипением. Глубина проплавления недостаточная, расплавленный металл электрода разбрызгивается и больше окисляется и азотируется. Шов получается бесформенным, а металл шва содержит большое количество окислов.
Для электродов с толстым покрытием длина дуги указывается в паспортах. В процессе сварки электроду сообщаются движения, показанные на рисунке 62.
Рис. 62.
Перемещение электрода в трех направлениях
Скорость перемещения электрода не должна быть большой, так как металл электрода не успевает сплавиться с основным металлом и получается непровар.
При малой скорости перемещения возможны перегрев и пережог металла, шов получается широкий, толстый, производительность сварки низкая.
Поперечные колебательные движения (рис. 63) применяют для получения уширенного валика. Поперечные движения замедляют остывание наплавляемого металла, облегчают выход газов и шлаков и способствуют наилучшему сплавлению основного и электродного металла и получению высококачественного шва. Образующийся в конце наплавки валика кратер необходимо тщательно заварить.
Рис. 63. Колебательные движения концом электрода поперек шва:
1, 2, 3 – для равномерного прогрева сварочной ванны; 4 – для усиленного прогрева корня шва; 5, 6 – для усиленного прогрева кромок
Поперечные колебательные движения конца электрода определяются формой разделки, размерами и положением шва, свойствами свариваемого материала, навыком сварщика. Техника выполнения зависит от вида и пространственного положения шва.
Нижние швы наиболее удобны для выполнения, так как расплавленный металл электрода под действием силы тяжести стекает в кратер и не вытекает из сварочной ванны, а газы и шлак выходят на поверхность металла. Поэтому по возможности следует вести сварку в нижнем положении.
Стыковые швы без скоса кромок выполняют наплавкой вдоль шва валика с небольшим уширением. Необходимо хорошее проплавление свариваемых кромок. Шов делают с усилением выпуклость шва до 2 мм. После проверки шва с одной стороны изделие переворачивают и, тщательно очистив от подтеков и шлака, заваривают шов с другой стороны.
Сварку стыковых швов с V-образной разделкой (рис. 64) при толщине кромок до 8 мм производят в один слой, а при большей толщине – в два слоя и более. Первый слой наплавляют высотой 3–5 мм электродом, диаметр которого 3–4 мм. Последующие слои выполняют электродом диаметром 4–5 мм. Перед наплавкой очередного слоя необходимо тщательно очистить металлической щеткой разделку шва от шлака и брызг металла. После заполнения всей разделки шва изделие переворачивают и выбирают небольшую канавку в корне шва, которую затем аккуратно заваривают. При невозможности подварить шов с обратной стороны следует особенно аккуратно проварить первый слой.
Рис. 64.
Сварка стыковых швов:
а – однослойный шов; б – многослойный шов; 1–7 – последовательность наложения швов
Стыковые швы с Х-образной разделкой выполняют аналогично многослойным швам с обеих сторон разделки.
Угловые швы в нижнем положении (рис. 65) лучше выполнять в положении «лодочка». Если изделие не может быть так установлено, необходимо особенно тщательно обеспечить хороший провар корня шва и свариваемых кромок. Сварку следует начинать с поверхности нижней кромки и затем переходить через разделку шва на вертикальную кромку.
Рис. 65.
Сварка угловых швов:
а – траектория движения электрода; б – изменение угла наклона электрода; в – сварка в «лодочку»
Таблица 18
Сварные соединения
При наложении многослойного шва первый валик выполняют ниточным швом электродом с диаметром 3–4 мм. При этом необходимо обеспечить хороший провар корня шва. Затем после зачистки разделки наплавляют последующие слои.
Вертикальные швы (рис. 66) менее удобно сваривать, так как сила тяжести увлекает капли электродного металла вниз. Следует выполнять вертикальные швы короткой дугой снизу вверх. При этом капли металла легче переходят в шов, а образующийся кратер в виде полочки удерживает очередные капли металла от стекания вниз.
Рис. 66.
Сварка вертикальных швов:
а – снизу вверх; б – сверху вниз; 1 – положение электрода в начале сварки; 2 – положение электрода в процессе наложения шва
Таблица 19