Технологія зварювання металевих воріт для ангару

Робота на тему “Технологія зварювання металевих воріт для ангару”.

Зварюванням називається процес отримання нероз'ємного з'єднання матеріалів шляхом місцевого нагріву кромок деталей пластичного або розплавленого стану, що зварюються.

Зварювання може бути виконане із застосуванням або без застосування механічного стиснення деталей, що зварюються.

Міцність зварного з'єднання забезпечується атомними або молекулярними зв'язками. Важливе значення має при цьому взаємна дифузія атомів матеріалів, що зварюються.

Сучасна зварювальна техніка має в своєму розпорядженні велику різноманітність способів зварювання. Найбільше поширення отримало електричне дугове зварювання, при якому місцевий нагрів кромок, що зварюються здійснюється теплом електричної дуги.

Явище електричного дугового розряду уперше було відкрите в 1802 р. вченим, професором фізики Василем Володимировичем Петровим. У своїх трудах він не тільки описав явище електричною дуги, але і передбачив можливість використання тепла, що виділяється дугою, для плавлення металів. Таким чином, В.В Петров першим вказав на можливість електричної плавки металів. Однак це відкриття не знайшло практичного застосування і розвитку в умовах низького рівня техніки.

Тільки через 80 років, в 1882 р. т винахідник Микола Миколайович Бернардос розробив і запропонував практичний спосіб використання електричної дуги для зварювання металів. За цим способом зварювання проводилося електричною дугою, що збуджується між вугільним електродом і виробом.

1. Характеристика матеріалів

1.1 Вибір марки металу, його характеристики

Вуглецеві сталі - це сплави в основному заліза з вуглеводом, вміщують до 2% вуглеводу. Крім вуглеводу, ці сталі містять до 0,8% марганця і до 0,4% кремнію, що залишаються після розкислення, а також шкідливі домішки - до 0,055% сірки і до 0,045% фосфору.

Вуглецева сталь є основним матеріалом для виготовлення деталей машин і апаратів. Для котельних агрегатів, турбін, допоміжного обладнання широко застосовують низько вуглецеві стали, вміщують до 0,25% вуглеводу. Вони дуже пластичні і тому добре піддаються обробці тиском, гнучке і виправленню в гарячому і холодному стані, добре зварюються. Ці стали можна використати також у вигляді стального фасонного лиття. Крім того, вони володіють цілком задовільними механічними властивостями: досить міцні при температурах до 450°С, добре сприймають динамічні навантаження. Для виготовлення воріт я використав сталь низьковуглецеву сталь марки Ст ЗПС.

- Ст - сталь

- З - умовний номер марки стали

- ПС - сталь напівспокійна. Межа міцності даної сталі 370-470 Па, відносне подовження 24%

Низьковуглецева сталь має зміст вуглеводу не більше за 0,25%, другий же підвид стали зобов'язаний своєю назвою змісту вуглеводу на рівні до 0,6%. Краще зварюється. Товщина металу 2 мм

1.2 Основні характеристики сталі

Вуглецеві сталі класифікують також за якістю, яка визначається вмістом сірки і фосфору, способом виробництва і постійністю механічних властивостей і хімічного складу. Чим менше зміст шкідливих домішок, коливання механічних властивостей і хімічного складу, тим вище якість стали.

Вуглецеві сталі бувають звичайної якості, якісні і високоякісні.

Вуглець - елемент, в основному що визначає властивості вуглецевих сталей. Вплив вуглецю на міцність і пластичність вуглецевої сталі після плющення показаний на мал. 1. З збільшенням вмісту вуглецю зростають межа міцності і твердість стали, знижуються показники пластичності (відносне подовження і відносне звуження), а також ударна в'язкість. При 0,8% вуглеводи міцність сталі досягає максимального значення, після чого вона починає знижуватися.

Марганець вводять в будь-яку сталь для розкислення (т.т. для усунення шкідливих включень закису заліза). Марганець розчиняється в фериті і цементите, тому його виявлення металографічними методами неможливе.

Він підвищує міцність стали і сильно збільшує прокалюваність. Вміст марганця у вуглецевій сталі окремих марок може досягати 0,8%.

Кремній, подібно марганцю, є розкислювачем, але діє більш ефективно. У киплячій сталі зміст кремнію не повинен перевищувати 0,07%. Якщо кремнію буде більше, то розкислення кремнієм станеться настільки повно, що не вийде «кипіння» рідкого металу за рахунок розкислення вуглецем. У спокійній вуглецевій сталі міститься від 0,12 до 0,37% кремнію. Весь кремній розчиняється в фериті. Він сильно підвищує міцність і твердість стали.

Вміст в сталі легуючих домішок впливає на зварюваність сталі.

До основних легуючих домішок відносяться хром, нікель, молібден, ванадій, титан і ніобій. До них відносяться так само кремній і марганець при підвищеному їх вміст в сталі.

Хром - (Х) знижує зварюваність сталі, оскільки, окислюючись, утворить тугоплавкі оксиди Cr2O3, різко підвищує твердість стали в зоні термічного впливу.

Нікель - (Н) Нікель сприяє подрібненню кристалічних зерен, підвищенню пластичності і міцністних якостей сталі. У конструкційних сталях нікелю міститься від 1,0 до 5%, а в легованих сталях - від 8 до 35%.

Молібден - (М) Міститься від 0,15 до 0,8%. Сприяє подрібненню кристалічних зерен, підвищенню міцності і ударної в'язкості стали.

Ванадій - (Ф) Міститься в сталях від 0,2 до 1,5%. Ванадій додає сталі високу міцність, підвищує його в'язкість і пружність.

Вольфрам - (В) Міститься в сталях від 0,8 до 18%. Значно підвищує твердість стали і його теплостійкість.

Титан і ніобій - (Т),(БИ) Міститься в неіржавіючих і жароміцних сталях в кількості від 0,5 до 1,0%. Вони є хорошими карбідоутворювачами і тому перешкоджає утворенню карбідів хрому.

Сірка і фосфор, викликаючи ламкість стали і одночасно знижуючи механічні властивості, поліпшують оброблюваність різанням: підвищується чистота поверхні, що обробляється, збільшується час між переточками різців, фрез і т.д. Тому для ряду невідповідальних деталей, що піддаються механічній обробці, застосовують так звані автоматні стали з підвищеним змістом сірки (до 0,30%) і фосфору (до 0,15%).

Хімічний склад сталі СТ3ПС: Fe - 98%, C - 0,14-0,22%, Mn - 0,4-0,65%, Ni - не більше 0,3%, Cr - не більше 0,3%, Cu - не більше 0,3%, Si - 0,05-0,15%, As - не більше 0,08%

Сплав СТ3ПС включає і шкідливі домішки: гази (кисень, непов'язаний азот), сірку, фосфор. Наявність фосфору сприяє крихкості металу при низькій температурі повітря і зменшення пластичності при нагріванні. Домішки сірки сприяють утворенню тріщин в металі.

1.3 Технологічні властивості сталі

За своїм механічним властивостям сталь марки СТ3ПС володіє високою межею витривалості і опірністю до великих навантажень.

В залежності від складу сплаву визначаються його основні властивості. Відмінною характеристикою СТ3ПС є вміст вуглецю. Від підвищеного вмісту вуглецю залежить збільшення межі міцності матеріалу. Проте одночасно з цим погіршуються зварюваність, пластичні якості і підвищується небезпека утворення тріщин у швах.

Підвищити міцність сплаву доцільніше шляхом збільшення вмісту марганцю, так як це не веде до зниження міцності металу шва.

Збільшення міцності сприяє і наявність в його складі кремнію, який практично не знижує пластичність металу.

Кремній спільно з марганцем або молібденом надає підвищену гартована, збільшує межі пружності і пластичності матеріалу, а також стійкість до атмосферних впливів.

Зварювання сталі СТ3ПС може проводитися без обмежень. Штампування проводиться в гарячому і холодному стані, без подальшої термічної обробки.

За призначенням вуглецеві сталі ділять на конструкційні і інструментальні. Конструкційні стали в свою чергу розділяють на будівельні і машинобудівні.

1.4 Підготовка деталей для складання та зварювання

Види зварювання належать до термічного класу: дугове, електрошлакове, газове зварювання, контактне,.

У будівництві набагато більшого поширення набуло електродугове зварювання. При зварці між джерелом струму (електродом) і зварюваним металом знаходиться невеликий проміжок, що заповнюється електричною дугою. Помилково припускати, що це проміжок повітря. Це проміжок іонізованого газу, який проводить струм. Просто газ може подаватися з окремого балона, а може утворюватися в результаті горіння обмазки електрода.

Найпоширенішими є такі технології: ММА (у вітчизняній класифікації - ручна дугова зварка), TIG (аргоно-дугове), MIG-MAG (напівавтоматичне, дротом).

Ручна дугова зварка

Популярність цього виду зварювання зумовлена якраз відсутністю необхідності тягати з собою балон з газом. Обмазка електрода - і є «застигла» газова хмара. Як тільки електрод торкнеться металу і отриманий струм короткого замикання розплавить метал електрода, розплавиться і обмазка навколо нього. Хмара газу забезпечить провідну іонізовану середу для дуги і захист розплавленого металу від доступу кисню.

Режими дугового зварювання являють собою сукупність контрольованих параметрів, що визначають умови зварювального процесу. Правильно вибрані і що підтримуються протягом всього процесу зварювання параметри є заставою якісного зварного з'єднання. Умовно параметри можна розділити на основні і додаткові.

Основні параметри режиму дугового зварювання: діаметр електрода, величина, рід і полярність струму, напруження на дузі, швидкість зварювання, число проходів.

Додаткові параметри: величина вильоту електрода, склад і товщина покриття електрода, положення електрода, положення виробу при зварюванні, форма підготовлених кромок і якість їх зачистки.

Вибір діаметра електрода

Діаметр електрода вибирають в залежності від товщини металу, що зварюється, положення, в якому виконується зварювання, катета шва, а також вигляду з'єднання і форми кромок, підготовленого під зварювання. Для того щоб правильно вибрати діаметр електрода.

2.2 Джерело живлення для електрозварювання

У основі технології лежить застосування електричної дуги, яка плавить кромки металу і дозволяє сформувати зварне з'єднання. Температури дуги вистачає, щоб розплавити більшість існуючих металів.

Проте, зварювальна дуга не автономна і потребує джерела живлення.

Класифікація джерел живлення зварювальної дуги за типом зварювального струму

Джерелом живлення може бути трансформатор, випрямляч і генератор. Але в ширшому сенсі усі ці джерела можна поділити ще на декілька підгруп. Одна з них - тип струму, який генерує джерело.

Джерело може генерувати постійний або змінний струм. Класичний трансформатор і генератор підвищеної частоти частенько генерує змінний струм. Зварювальний випрямляч генерує постійний струм.

Вимоги до джерел живлення зварювальної дуги

До усіх джерел живлення дуги пред'являються вимоги, обов'язкові для здійснення дугового зварювання. Так джерела живлення повинні генерувати стабільну дугу, яка при цьому повинна легко підпалюватися. Також джерело повинне видавати необхідні вам характеристики, а саме силу зварювального струму і напругу дуги.

Ще одна важлива вимога - це можливість швидкого відновлення напруги дуги після короткого замикання, коли напруга падає до нульової відмітки. І, нарешті, джерело має бути оснащене пристроєм, який дозволить регулювати силу зварювального струму, вчасно і після виконання робіт.

Електродотримачі

Це один з основних інструментів електрозварника, від якого багато в чому залежать продуктивність і безпечні умови праці. Електродотримачі повинен бути легким (не більше 0,5 кг) і зручним, мати надійну ізоляцію, що не нагріватися при Роботі, забезпечувати швидке і надійне закріплення електрода.

Вимоги до електродотримачів і зварювальних проводів

Електродотримач - це пристосування, яке необхідне для фіксації електрода у процесі здійснення зварювання. Із визначення вище випливає, що електродотримач, у першу чергу повинен надійно фіксувати зварювальний електрод і забезпечувати стабільне електричне з'єднання зі зварювальним апаратом. Другим важливим фактором зазвичай вважають вагу тримача.

Найчастіше використовуються пружинно-важільні тримачі електродів, які дозволяють надійно затиснути зварювальний електрод, і забезпечують стабільність електричного контакту.

3. Технологічна частина

3.1 Технологічна послідовність виконання зварювання виробу

При виконанні дугового зварювання на напівавтоматах у ролі плавиться електрода виступає зварювальний дріт, що безперервно надходить у зону зварювального шва. Утримання довжини дуги та переміщення пальника вздовж стику металу виконується вручну (зліва направо). При зварюванні у середовищах вуглекислого та інертних газів величина їх витрати встановлюється на газовій апаратурі, а включення та вимкнення здійснюється клапаном напівавтомата. На виході з пальника дріт проходить через щільний отвір у контактному наконечнику, на який по дротах, укладеним у кабель шлангу, подається зварювальний струм. В результаті між її кінчиком і зварюваною деталлю виникає дуга, метал дроту плавиться, і утворюється зварювальна ванна, яка переміщається разом з рухом пальника, залишаючи за собою зварювальний шов, що остигає.

технологічний зварювання сталь деталь інструмент

4. Розрахунки матеріалів та норм часу для виготовлення конструкції

4.1 Розрахунки розходу матеріалу для виготовлення конструкцій

Завдяки тому, що матеріальне виробництво спрямоване на задоволення потреб суспільства у конкретному виробі, випуск його органічно взаємообумовлює зв'язок технологічного процесу з сукупними необхідними витратами на його практичну реалізацію. У цих умовах функціонує технологічна міра праці, в якій знаходять своє відображення економічні, технічні, організаційні, соціальні, фізіологічні, правові та інші параметри виробничого і технологічного процесу. У технологічній мірі праці сконцентровано необхідну та доцільну межу матеріальних, сировинних і трудових затрат, прояв всієї сукупності виробничої діяльності.

Виготовлення будь-якої металоконструкції обов'язково повинно бути економічно обґрунтоване. Для цього виконується цілий ряд розрахункових і конструкторських робіт, а саме:

розрахунки норми часу на виконання зварювальних робот;

розрахунки маси наплавленого металу;

розрахунки норми витрати покритих електродів;

розрахунки витрати електроенергії;

розрахунки необхідного матеріалу для металоконструкції.

При ручному дуговому зварюванні до параметрів режиму зварювання відносяться: сила зварювального струму, напруга на дузі, швидкість переміщення електрода уздовж шва (швидкість зварювання), рід струму, полярність та діаметр електрода.

Діаметр електрода вибирають залежно від товщини зварювальних деталей при зварюванні впритул із таблиці 2.3, і катета шва при зварюванні кутових, таврових і внапуск з'єднань із таблиці 2.4.

Таблиця

Залежність діаметра електрода від товщини металу

Таблиця

Залежність діаметра електрода від катета шва

Враховуючи дані профілю, для зварювання своєї конструкції шафи для спецобладнання, я застосовую електрод марки МР - 3, діаметром 4 мм, зварювання виконую у вертикальному положенні шва.

Зварювальний струм визначають залежно від обраного діаметра електрода за формулою:

І_зв = К* d_ел,

де К - коефіцієнт, значення якого встановлюється залежно від діаметра електрода, А/мм

Таблиця

Залежність коефіцієнта К від діаметра електрода

Аналізуючи дані таблиці, К - коефіцієнт, рівний 25-60 А/мм

I_зв = К·d_ел.=40·4=160 А

Розрахунок сили зварювального струму (I_зв) при ручному зварюванні обирається за діаметром електроду та щільності струму за формулою:

,

де j - щільність струму, що допускається, А/мм².

І_зв - сила зварювального струму,

А, d - діаметр електроду, мм.

Величина щільності струму (у А/мм²), в електроді при ручному дуговому зварюванні залежить від діаметру електроду і виду покриття

Таблиця

Щільність струму, що допускається, залежить від діаметру і виду покриття

Сила зварювального струму (I_зв) = 170 А/мм²

Однобічний кутовий шов

Розрахунок режимів ведуть у такій послідовності:

Площа поперечного перерізу кутового шва, яку необхідно знати при визначенні числа проходів, розраховують за формулою:

Fн = Kу ·К² / 2 мм²,

де F_н - площа поперечного перерізу наплавленого металу, мм²;

К - катет шва, мм;

К_у - коефіцієнт збільшення, який враховує опуклість шва і зазори.

Таблиця

Рекомендації по вибору коефіцієнта збільшення, враховує опуклість шва і зазори

Обирається діаметр електродного дроту, маючи на увазі, що кутові шви з катетом 3 - 4 мм можна одержати лише при використанні електродного дроту діаметром 2 мм, при зварюванні електродним дротом діаметром 4-5 мм мінімальний катет складає 5-6 мм.

F_н = 1,35 • 5² /2 = 33,75/2 = 16,875 мм²

Швидкість зварювання визначають за формулою:

де К_н коефіцієнт наплавлення, вибирається залежно від марки електрода, г/А год;

F_н - площа поперечного перерізу наплавленого металу, см²;

І_{зв -} сила зварювального струму, А

с - щільність наплавленого металлу. г/см³ (для сталі с = 7,8 г/см³)

4.2 Розрахунок норм часу на виконання зварювальних робіт

У норму часу на виконання зварювальних робіт входять:

? основний час зварювання, що включає час горіння дуги або час плавлення електрода при зварюванні 1м шва. Основний час визначають і підраховують із урахуванням технології зварювання, продуктивності зварювального устаткування й режимів зварювання;

? підготовчо-заключний час, який складається з витрат часу на одержання завдання й проходження інструктажу, на настроювання й налагодження апаратури, на здачу роботи. Зазвичай цей час становить 5-8% основного часу;

? допоміжний час, необхідно на установку деталі на робоче місце, поворот її в процесі зварювання, зачищення швів, установлення режиму зварювання й на інші аналогічні операції;

? час, витрачений на обслуговування робочого місця, на відпочинок і особисті потреби.

Тн = tоп + tо.р.м. + tпз, де

Т_н - технічна норма часу; t_оп - оперативний час;

t_о.р.м. - час обслуговування робочого місця; t_пз - підготовчо-заключний час.

Оперативний час дорівнює:

t_оп = (t_o + t_g1) L + t_g2, де t_оп - оперативний час;

t_{o -} основний час на один погонний метр зварювального шва.

Час, за котрий відбувається розігрів та плавлення металу (основного і присадочного) для утворення зварювального шва, хв.;

t_g1 - допоміжний час, пов'язаний з переходом (з довжиною зварювального шва на один погонний метр шва), хв.;

t _g1 = t`_g1 + t``_g1,

де t`_g1 - час, необхідний на огляд і очищення зварюваних окрайок та на огляд очищення і вимірювання зварювального шва.

Для газозварювальних робіт воно може бути прийняте рівним 1хв. на один погонний метр.

Для електрозварювальних робіт воно складає: при V-подібній розробці та з'єднання в накладку 0,5хв.; при стиковому з'єднанні без розробки окрайок 0,3хв. на 1 погонний метр шва.

Час на очищення шва від шлаку, а також на огляд проміжних і замірів наступних (завершальних) шарів шва залежить від їх кількості. При зварювані без розробки окрайок в один шар цей час дорівнює 0,6хв. на один погонний метр шва. При зварювані без з розробкою окрайок для проміжних шарів він рівний 1,2хв. на 1 погонний метр шва, а для завершального шару рівний 0,6хв.;

t`_g1 = 0,5 хв • 0,342 мп / 1мп = 0,171хв

t``_{g1 -} час, необхідний на зміну присадочного прутка він визначається виходячи з об'єму наплавленого металу у кубічних сантиметрах на 1пог. метр шва.

t``_g1 = 0,0516хв

L - довжина шва або валика, м; L = 0,342м

Звідси, t _g1 = t`_g1 + t``_g1

t _g1 = 0,171 + 0,0516 = 0,2226хв

t_{g2 -} допоміжний час, пов'язаний зі зварюванням виробу, хв.,

t_g2 = 1,43хв ?12?

Основним часом при електродуговому зварюванні є час плавлення металу електрода для утворення зварювального шва, тобто час безпосереднього горіння дуги; для зварювання одного погонного метра шва за 1 хв. він визначається за формулою:

G - маса наплавленого металу, г/погонний метр шва;

??_{н І} - коефіцієнт наплавлення, г/А·год; І - сила зварювального струму, А

Час обслуговування робочого місця tо.р.м. приймається 11,0-15,0% від оперативного часу:

Підготовчо-заключний час (віднесений до виробу) дорівнює 2-4% від оперативного часу:

5. Контроль якості зварювання

5.1 Методи контролю якості зварних з'єднань

Після виконання зварювання гаражних воріт всі шви оглядав візуально. Зварна конструкція не несе ні яких навантажень, тому застосовувати складне діагностичне обладнання не доцільно.

Зварні шви перевіряють зовнішнім оглядом, виявляючи всі нерівності по висоті і ширині, неповномірность, непровар кореня шва, підрізи, тріщини, шлакові включення, великі пори.

Методи контролю якості зварних з'єднань.

Основні види контролю якості зварних з'єднань такі:

? випробування зварних швів на щільність;

? механічне випробування металу шва і зварних з'єднань;

Властивості наплавленого металу перевіряють на круглих стандартних зразках, виготовлених з наплавленого металу, а властивості зварних з'єднань на пласких зразках. Перевірка зварних з'єднань на статичне згинання до утворення першої тріщини дає уявлення першої тріщини для уявлення про в'язкість металу шва. Для визначення ударної в'язкості наплавленого металу зі зварних з'єднань вирізають зразки, на яких роблять надрізи.

Порушення форми і розмірів зварного шва найчастіше викликані коливаннями напруги в електричній мережі, недбалістю в роботі або низькою кваліфікацією зварювальника, що виявляється в неправильному виборі режимів, неточному напрямку електрода і методикою його переміщення. Дефекти виявляються у неоднакової ширини зварювального шва по його довжині, в нерівномірності катета кутових швів, надмірної опуклості і різких переходах від основного металу до наплавленого. Відхилення від розмірів і форми зварного з'єднання, які проявляються в кутових швах, пов'язані з неправильною підготовкою кромок, нерівномірною швидкістю зварювання, а також з несвоєчасним контрольним обміром шва.

На зовнішній вигляд зварні шви повинні задовольняти наступним вимогам:

мати гладку або дрібнолускату поверхню (без напливів, прожігов, звужень і перерв) і плавний перехід до основного металу;

наплавлений метал повинен бути щільним по всій довжині шва, без тріщин, скупчень і ланцюжків поверхневих пір (окремо розташовані поверхневі часи допускаються);

підрези основного металу допускаються глибиною не більше за 0,5 мм при товщині стали до 10 мм і не більше за 1 мм при товщині стали понад 10 мм.

Відхилення, що Допускаються в розмірах перетинів зварних швів і дефекти зварювання металевих конструкцій не повинні перевищувати величин, вказаних у відповідних стандартах, а також в Будівельних нормах і правилах.

5.2 Дефекти зварних з'єднання, причини їх утворення

Дефект - це кожна окрема невідповідність продукції вимогам, установленим нормативною документацією. У зварювальному виробництві прийнято розділяти дефекти підготовки та складання виробів під зварювання й зварювальні дефекти. Останні можуть бути зовнішніми (дефекти форми швів), поверхневими і внутрішніми. Внутрішні - це дефекти нещільності (макроскопічні дефекти), або дефекти структури.

Зовнішні дефекти. До зовнішніх дефектів відносяться:

Підрізи - це дефекти зварних швів, місце зменшення товщини основного метала у вигляді канавок, які розташовані вздовж зварювального шва.

Причини виникнення: Неправильне ведення електрода з осі стику, велика сила зварювального струму і напруга на дузі.

Виправляються такі дефекти шляхом підварювання.

Напливи - це утворення в наслідок натікання металу шва на основний метал але з ним не сплавлюється.

Причини виникнення:

Недостатня напруги на дузі, наявність на кромках основного металу товстого шару окалин, велика кількість присаджувального матеріалу.

Пропали - це дефекти зварювання, які проявляються витіканням із зварної ванни через отвір у шві з утворенням порожнини.

Кратери - це дефекти зварних швів у вигляді заглиблень, які залишаються в певних місцях дуги.

Свищі - дефекти у вигляді порожнин у звичайних швах, які виходять на їх поверхні.

Форма та розміри швів залежать від товщини матеріалу, який зварюється. їх задають технічними умовами і вказують на кресленнях. При зварюванні плавленням як правило регламентують: ширину шва l, висоту посилення шва h проплавлення h.

Для таврових і напускових з'єднань регламентують катет шва k, висоту робочого січення h. Шви можуть мати нерівномірну ширину за довжиною, нерівномірну висоту, напливи, підрізи-сідло-вини, нерівномірну величину катетів у кутових швах і з'єднаннях.

Дефекти форми швів виникають внаслідок відхилення від технології при автоматичному зварюванні (порушення швидкості подачі дроту, швидкості зварювання) та низькій кваліфікації зварника при ручному зварюванні.

Неправильна форма швів, особливо надмірне посилення, різкі переходи від шва до основного металу та інші можуть суттєво знижувати працездатність з'єднань, особливо при динамічних чи вібраційних навантаженнях, а також у крихких матеріалах.

Деякі зовнішні дефекти часто підлягають як поверхневі нещільності швів (особливо характерно для внутрішніх дефектів). До них відносяться підрізи, незаварені кратери, горбистість, пропали, свищі тощо.

Внутрішні дефекти

Утворення внутрішніх дефектів при зварюванні пов'язано з Металургійними, термічними та гідродинамічними явищами, які Проходять при формуванні зварного шва.

До внутрішніх дефектів відносяться тріщини (гарячі й холодні), непровари, пори, шлакові, вольфрамові та оксидні включення.

Тріщини --- дефекти зварних швів, макроскопічні й мікроскопічні руйнування, порожнини, які утворилися з дуже малим Початковим розкриттям. Під дією залишкових і робочих напружень тріщини можуть поширюватись з дуже великими швидкостями. Тому викликані ними крихкі руйнування проходять майже миттєво й дуже небезпечні.

Залежно від температури, при якій вони виникають, розрізняють гарячі та холодні тріщини.

Гарячі тріщини -це руйнування металу, який кристалізується і проходить по рідких прошарках під дією напружень розтягу. Ці напруження проявляються внаслідок примусової усадки металу шва і нерівномірного нагрівання ділянок основного металу, який прилягає до нього.

Утворення гарячих тріщин пов'язане із спільною дією двох факторів. По мірі кристалізації скорочується кількість рідкої фази, що призводить до зменшення деформаційної властивості сплаву. Крім того в температурному інтервалі крихкості пластичні властивості сплаву найнижчі.

Холодні тріщини найчастіше утворюються в зоні термічного впливу, рідше в металі шва зварних з'єднань середньо- і високолегованих сталей перлітного і мартенситного класів.

Поява холодних тріщин пояснюється дією комплексу причин. Одна з них - це вплив високих внутрішніх напружень. Вони виникають у зв'язку з об'ємним ефектом, який сприяє мартенситному перетворенню, що проходить в умовах зниження пластичності металу. Тому холодні тріщини виникають як при температурах розпаду залишкового аустеніту (120°С і нижче), так і при кімнатній температурі через декілька хвилин, а часом і через більш тривалий термін після закінчення зварювання. Високі внутрішні напруги можуть також розвиватися внаслідок адсорбції розчиненого в металі водню на поверхнях внутрішніх дефектів і накопичення його в мікронещільностях. Вважають також, що холодні тріщини виникають при сповільненому руйнуванні металу під дією напружень, які накопичуються на межах зерен. Ці напруження є перпендикулярними напрямку дії нормальних напружень.

Непровари - це ділянки зварного з'єднання, де відсутнє сплавлення між зварними деталями, наприклад, у корені шва, між основним і наплавленим металом (по кромці), або між суміжними шарами наплавленого металу.

Поверхні непровару покриті тонкими оксидними плівками та іншими забрудненнями. Дуже часто пустоти, утворені непроварами заповнюються шлаком. Закінчення непроварів У металі шва або на межі сплавлення, як правило, мають дуже мале розкриття. Непровари зменшують робочий переріз зварного шва, що Може призвести до зниження працездатності зварного з'єднання

Причини дефектів:

· порушення встановлених розмірів і форми шва - ці дефекти при ручній зварці є результатом низької кваліфікації зварювача, поганої підготовки зварюваних кромок, неправильного вибору зварювального струму, низької якості збірки під зварку;

· тріщини, зовнішні і внутрішні, є небезпечними і неприпустимими дефектами зварних швів. Вони утворюються унаслідок напруг, що виникають в металі від нерівномірного нагріву, охолоджування і усадки. Причина виникнення тріщин - підвищений вміст в сталі шкідливих домішок;

· підріз зони (вузькі поглиблення в основному металі уздовж краю зварного шва) утворюються при зварці великим струмом або подовженою дугою, при завищеній потужності пальника, неправильному положенні пальника або електроду;

· кратери, є наслідком недостатньої кваліфікації зварника;

· напливи - результат натікання наплавленого металу на непрогріту поверхню основного металу, це може бути результатом низької кваліфікації зварювача, недоброякісних електродів і невідповідності швидкості зварки і зварювального струму обробленню шва;

? пори виникають унаслідок попадання в метал шва газів, що утворилися при зварці. Н - утворюється з вологи, масла і компонентів покриття електродів. N - потрапляє в метал шва з атмосферного повітря при недостатньо якісному захисті металу шва. З - утворюється в процесі зварки стали при вигорянні вуглецю, що міститься в металі. Тому пористість є результатом поганої підготовки зварюваних кромок (забрудненість, іржа, замаслена), застосування електродів з сирим покриттям, вологого флюсу, недоліку розкислювачів, великих швидкостей зварки;

? шлакові включення утворюються при зварці малим зварювальним струмом, при застосуванні недоброякісних електродів, зварювального дроту, флюсу, забруднених кромок. При неправильно вибраному режимі зварки шлаки і оксиди не встигають спливти на поверхню і залишаються в металі шва у вигляді неметалічних включень;

? непровар (місцевий несплав зварюваних кромок основного і наплавленого металу) - слідство низької кваліфікації зварювача, неякісної підготовки зварюваних кромок, зсув електроду до однієї з кромок, швидкого переміщення електроду по шву.

Методи усунення дефектів:

Дефекти в зварних швах усувають наступними способами: перерви швів і кратери заварюють; шви з тріщинами, а також з непроварами і іншими дефектами, що перевищують ті, що допускаються, видаляють на довжину дефектного місця плюс 10 мм з кожної сторони і заварюють знову; подрези основного металу, що перевищуючі допускаються, зачищають і заварюють з подальшою зачисткой, що забезпечує плавний перехід від наплавленного металу до основного.

Неповномірність швів усувається наплавленням додаткового шару металу.(поверхню, що наплавляється, ретельно очищають до металевого блиску);

· Тріщини зовнішні усуваються обробленням і подальшою заваркою, для попередження розповсюдження тріщини по кінцях її свердлять отвори, місце тріщини вирубують і заварюють. Шви з внутрішніми тріщинами вирубують і заварюють наново. За наявності сітки тріщин дефектну ділянку вирізують і натомість зваркою накладають латочку. Існують тріщини двох типів - гарячі і холодні. Стінки гарячих тріщин звичайно сильно окислені, а холодних - блискучі, чисті. Гарячі тріщини мають міжкристалічну будову, у той час, як холодні тріщини, в основному, проходять через тіло кристалів. Гарячі тріщини звичайно розташовані в металі шва і можуть утворитися в процесі кристалізації металу під дією розтягуючих напруг, які виникають у процесі охолодження зварного з'єднання. Холодні тріщини найчастіше виникають в навколошовній зоні і рідше в металі шва. В основному вони утворюються при зварюванні виробів із середньо- і високолегованих сталей, інколи - у з'єднаннях з низьколегованих і високолегованих сталей класу.