Сварка под флюсом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

сварка флюс шов сварщик

Введение

1. Специальная часть

1.1 Сущность процесса сварки

1.2 Сварочные материалы

2. Технологическая часть

2.1 Оборудование, инструменты, принадлежности сварщика

2.2 Техника сварки

2.3 Режимы сварки

2.4 Виды дефектов и способы контроля сварных соединений

2.5 Техника безопасности

3. Графическая часть

Заключение

Список используемых источников

Введение

Сварка под флюсом представляет собой метод сварки электрической дугой, при котором сама дуга, горящая между бесконечным электродом и деталью, не видна. Дуга и ванна расплава укрыты слоем зернистого флюса. От влияния атмосферы зону сварки защищает образующийся из флюса шлак.

В результате укрытия флюсом значительно повышается тепловой КПД, что обусловливает высокую производительность расплавления по сравнению с другими методами сварки. Поэтому сварка под флюсом считается высокопроизводительным методом сварки.

Применение сварки под флюсом является экономичным и эффективным начиная с толщины листа 6 мм. Области применения сварки под флюсом весьма разнообразны, однако в качестве наиболее характерных можно назвать судостроение, мостостроение, возведение металлоконструкций и производство резервуаров. Этот метод применяется как для соединительной сварки, так и для наплавки слоев для защиты от износа и коррозии. Можно сваривать нелегированные, легированные и хромоникелевые стали.

Так как сварка под флюсом является высокопроизводительным методом сварки, она применяется, прежде всего, в механизированных или автоматизированных системах. Благодаря более короткому времени сварки в сочетании с более высокой относительной длительностью включения источников питания можно беспрерывно сваривать длинные швы. В результате сокращается вспомогательное время и, в итоге, снижается стоимость сварки.

Технику для сварки под флюсом можно адаптировать к порталам, сварочным колоннам, системам электроприводных осей или тележкам. Благодаря модульной конструкции техники Kjellberg для сварки под флюсом и многообразию предлагаемых несущих систем, с ее помощью можно сваривать разнообразные детали и геометрии шва.

Выполнение сварки под флюсом, наряду со сваркой с защитными газами, позволяет избежать воздействия атмосферного воздуха на рабочую зону и повысить качество шва. Разнообразное оборудование для сварки под флюсом широко применяется во многих отраслях машиностроения и при изготовлении металлоконструкций.

Физический принцип сварки под защитой флюса

Флюс представляет собой состав из смеси минеральных компонентов, которые под воздействием высокой температуры плавятся и образуют шлаковую корку, которая закрывает сварочную ванну и предотвращает доступ атмосферного воздуха к ней. Кроме того, часть смеси испаряется, создавая дополнительную газовую защиту, позволяющую обеспечить еще большую чистоту сварочного шва.

Современная установка для сварки под флюсом обеспечивает создание устойчивой электрической дуги, автоматическую подачу всех расходных материалов (сварочной проволоки и флюса) в зону сварки. При этом стоит учитывать то, что для обеспечения высокого качества сварного шва необходимо автоматически регулировать режимы сварки в зависимости от меняющихся условий (падение питающего напряжения, неровности на свариваемых поверхностях и другое).

1. Специальная часть

1.1 Сущность процесса сварки

Наиболее широко распространен процесс при использовании одного электрода -- однодуговая сварка. Сварочная дуга горит между голой электродной проволокой и изделием, находящимся под слоем флюса. В расплавленном флюсе газами и парами флюса и расплавленного металла образуется полость -- газовый пузырь, в котором существует сварочная дуга. Давление газов в газовом пузыре составляет 7-- 9 г/см², но в сочетании с механическим давлением, создаваемым дугой, его достаточно для оттеснения жидкого металла из-под дуги, что улучшает теплопередачу от нее к основному металлу. При сварке под флюсом, повышение силы сварочного тока увеличивает механическое давление дуги и глубину проплавления основного металла. Кристаллизация расплавленного металла сварочной ванны приводит к образованию сварного шва. Затвердевший флюс образует шлаковую корку на поверхности шва. Расплавленный флюс, образуя пузырь и покрывая поверхность сварочной ванны, эффективно защищает расплавленный металл от взаимодействий с воздухом. Металлургические взаимодействия между расплавленным металлом и шлаком способствуют получению металла шва с требуемым химическим составом. В отличие от ручной дуговой сварки металлическим электродом при сварке под флюсом, так же как и при сварке в защитных газах токоподвод к электродной проволоке осуществляется на небольшом расстоянии (вылет электрода) от дуги (до 70 мм). Это позволяет без перегрева электрода использовать повышенные сварочные токи (до 2000 А). Плотность сварочного тока достигает 200--250 А/мм², в то время как при ручной дуговой сварке не превышает 15 А/мм². В результате повышается глубина проплавления основного металла и скорость расплавления электродной проволоки, т. е. достигается высокая производительность процесса. Сварку под флюсом можно осуществлять переменным и постоянным током. В зависимости от способа перемещения дуги относительно изделия сварка выполняется автоматически и полуавтоматически. При автоматической сварке подача электродной проволоки в дугу и перемещение ее осуществляется специальными механизмами. При полуавтоматической сварке дугу перемещает сварщик вручную.

При этом способе сварки (рис. 1) электрическая дуга горит между концом электродной (сварочной) проволоки и свариваемым металлом под слоем гранулированного флюса. Ролики специального механизма подают электродную проволоку в дугу. Сварочный ток, переменный или постоянный прямой или обратной полярности от источника подводится скользящим контактом к электродной проволоке и постоянным контактом -- к изделию. Сварочная дуга горит в газовом пузыре, образованном в результате плавления флюса и металла и заполненном парами металла, флюса и газами. По мере удаления дуги расплавленный флюс при остывании образует шлаковую корку, которая легко отделяется от поверхности шва. Флюс засыпается впереди дуги из бункера слоем толщиной 40--80 и шириной 40--100 мм (чем больше толщина свариваемого металла и ширина шва, тем больше толщина и ширина слоя флюса). Масса флюса, идущего на шлаковую корку, обычно равна массе расплавленной сварочной проволоки. Нерасплавившаяся часть флюса собирается специальным пневмоотсосом в бункер и повторно используется. Потери металла на угар и разбрызгивание при горении дуги под флюсом значительно меньше, чем при ручной дуговой и сварке в защитных газах.

Рис. 1 Схема сварки под флюсом 1 - источник сварочного тока; 2 - скользящий контакт (токоподвод); 3 - подающие ролики; 4- электродная проволока; 5 - газовый пузырь; 6 - флюс; 7 - расплавленный флюс; 8 - затвердевший шлак; 9 - свариваемый (основной) металл; 10 - сварочная ванна; 11 - сварочная дуга; х_под х_св - скорости подачи электродной проволоки и сварки; h -глубина плавления основного металла

1.2 Сварочные материалы

Механизированная сварка под флюсом является одним из основных способов сварки плавлением. Если в первые годы освоения сварку под флюсом применяли только при изготовлении сварных конструкций из низкоуглеродистых сталей, то сейчас успешно сваривают низколегированные, легированные и высоколегированные стали различных классов, сплавы на никелевой основе. Освоена сварка под флюсом титана и его сплавов. Под флюсом сваривают медь и ее сплавы, а также алюминий и алюминиевые сплавы. Изделия, полученные сваркой под флюсом, надежно работают при высоких температурах и в условиях глубокого холода, в агрессивных средах, в вакууме и в условиях высоких давлений.

Наиболее выгодно использовать механизированную сварку под флюсом при производстве однотипных сварных конструкций, имеющих протяженные швы и удобных для удержания флюса. Экономически целесообразнее сваривать под флюсом металл толщиной от 1,5 - 2,0 до 60 мм. Нецелесообразно сваривать конструкции с короткими швами.

Электродная проволока. Правильный выбор марки электродной проволоки для сварки - один из главных элементов разработки технологии механизированной сварки под флюсом. Химический состав электродной проволоки определяет состав металла шва и, следовательно, его механические свойства.

Стальная сварочная проволока, изготавливаемая по ГОСТ 2246-70, который предусматривает 77 марок проволоки. В условные обозначения марок проволоки входит индекс Св (сварочная) и следующие за ним цифры и буквы. Цифры после индекса Св указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Так же, как и в марках стали, легирующие элементы в марках проволоки обозначаются буквами: А - азот, Ю - алюминий, Р - бор, Ф - ванадий, В -вольфрам, К - кобальт, С - кремний, Г - марганец, Д - медь, М - молибден, Н -никель, Б - ниобий, Е - селен, Т - титан, Х - хром. Цифры, следующие за буквенными обозначениями химических элементов, указывают среднее содержание элемента в процентах. Если содержание легирующего элемента менее 1%, то ставится только соответствующая буква. Буква А в конце условных обозначений марок низкоуглеродистой и легированной проволок указывает на повышенную чистоту металла по содержанию серы и фосфора. В проволоке марки СВ-08АА содержится не более 0,020% серы и не более 0,020% фосфора. В условном обозначении сварочной проволоки перед индексом Св указывается цифра, обозначающая диаметр проволоки в мм, а после условного обозначения - номер ГОСТа. Например, сварочная проволока диаметром 3 мм марки Св-08А, предназначенная для сварки (наплавки), с неомедненной поверхностью условно обозначается таким образом: проволока 3 Св-08А ГОСТ 2246-70.

Если проволока поставляется с омедненной поверхностью, то после марки проволоки ставится буква О. Буква Э обозначает, что проволока предназначена для изготовления электродов. Буквы Ш, ВД или ВИ обозначают, что проволока изготовлена из стали, выплавленной электрошлаковым или вакуумнодуговым переплавом, или переплавом в вакуумно-индукционных печах.

Сварочные проволоки делятся на низкоуглеродистые (с суммарным содержанием легирующих элементов до 2%); легированные (суммарное содержание легирующих элементов от 2 до 6%) и высоколегированные (суммарноеm содержание элементов более 6%).

Проволока поставляется в бухтах массой до 80 кг. На каждой бухте крепят металлическую бирку с указанием завода-изготовителя, условного обозначения проволоки, номера партии и клейма технического контроля. По соглашению сторон проволоку могут поставлять намотанной на катушки или кассеты. Транспортировать и хранить проволоку следует в условиях, исключающих ее ржавление, загрязнение и механическое повреждение. Если же поверхность проволоки загрязнена или покрыта ржавчиной, то перед употреблением ее необходимо очистить. Проволоку очищают при намотке ее на кассеты в специальных станках, используя наждачные круги. Для удаления масел используют керосин, уайт-спирит, бензин и др. Для устранения влаги применяют термическую обработку: прокалку при температуре 100 - 150°С. Рекомендуется также обрабатывать проволоку в 20%-ном растворе серной кислоты с последующей прокалкой при температуре 250°С 2 - 2,5 ч. Необходимость в обработке электродной проволоки перед сваркой отпадает, если использовать омедненную проволоку.

В соответствии с требованиями EN 756 обозначение сварочных проволок строится по схеме:

SA	X; X/2	H(L)	Si (Si2)	Mo (Mo1)	Ni (Ni0,5; Ni1; Ni 2)
Проволока сплошного сечения для сварки под флюсом	[Mn],%	H > C > 0,1 L > C 0,1	Si > Si = 0,3 Si2 > Si = 0,6	Mo > Mo Mo1 > Mo =	Ni > Ni 0,5; Ni0,5 > Ni = 0,4...0,8; Ni1 > Ni = 1,0...1,5

Сварочные флюсы. Сварочный флюс - один из важнейших элементов, определяющих качество металла шва и условия протекания процесса сварки. От состава флюса зависят составы жидкого шлака и газовой атмосферы. Взаимодействие шлака с металлом обусловливает определенный химический состав металла шва. От состава металла шва зависят его структура, стойкость против образования трещин. Состав газовой атмосферы обусловливает устойчивость горения дуги, стойкость против появления пор и количество выделяемых при сварке вредных газов.

Функции флюсов. Флюсы выполняют следующие функции: физическую изоляцию сварочной ванны от атмосферы, стабилизацию дугового разряда, химическое взаимодействие с жидким металлом, легирование металла шва, формирование поверхности шва.

Лучшая изолирующая способность - у флюсов с плотным строением частиц мелкой грануляции. Однако при плотной укладке частиц флюса ухудшается формирование поверхности шва. Достаточно эффективная защита сварочной ванны от атмосферного воздействия обеспечивается при определенной толщине слоя флюса.

Необходимая высота слоя флюса сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей на различных режимах следующая:

Сварочный ток, А	200 - 400	600 - 800	1000 - 1200
Высота слоя флюса, мм	25 - 35	35 - 40	45 - 60

В состав флюса вводят элементы-стабилизаторы, повышающие стабильность горения дуги. Введение этих элементов позволяет применять переменный ток для сварки, более широко варьировать режимы сварки.

Химический состав металла шва формируется за счет основного и электродного металлов. Состав флюса также может приводить к изменениям химического состава металла шва. Однако эти изменения возможны, как правило, только в пределах долей процента. Для легирования металла шва применяют керамические флюсы.

Формирующая способность флюсов определяется вязкостью шлака, характером ее зависимости от температуры, межфазным натяжением на границе металл -- шлак и т. п. Формирующая способность в значительной степени зависит от мощности дуги. При сварке мощной дугой (ток свыше 1000 А) хорошее формирование обеспечивают "длинные" флюсы, вязкость которых при повышении температуры монотонно уменьшается. При сварке кольцевых швов малого диаметра для предотвращения отекания шлака следует использовать "короткие" флюсы, вязкость которых резко уменьшается с повышением температуры. Существенное влияние на формирование шва оказывает газопроницаемость флюса, которая определяется размерами частиц и насыпной массой флюса. Рекомендуемые размеры частиц стекловидного флюса в зависимости от мощности дуги, обеспечивающие удовлетворительное формирование шва, приведены ниже.

Сварочный ток, А	200 - 600	600 - 1200
Грануляция частиц, мм	0,25 - 1,6	0,4 - 2,5

Флюсы можно классифицировать по способу изготовления, химическому составу, строению и размеру частиц, назначению.

По способу изготовления флюсы подразделяются на плавленые, керамические и механические смеси. Плавленые флюсы получают путем сплавления компонентов шихты в электрических или пламенных печах. Керамические флюсы производят из смесей порошкообразных материалов, скрепляемых с помощью клеящих веществ, главным образом жидкого стекла. Спеченные флюсы изготовляют путем спекания компонентов шихты при повышенных температурах без их сплавления. Полученные комки затем измельчают до требуемого размера. Флюсы-смеси изготовляют механическим смешением крупинок различных материалов или флюсов. Большим недостатком механических смесей является склонность к разделению на составляющие при транспортировке и в процессе сварки вследствие разницы в плотности, форме и размере крупинок. Поэтому механические смеси не имеют постоянных составов и сварочных свойств и недостаточно надежно обеспечивают получение стабильного качества сварных швов.

В зависимости от химического состава флюсы классифицируют по содержанию кремния и марганца. Низкокремнистые флюсы содержат менее 35% SiO₂. При содержании более 1% МnО флюс называют марганцевым. Высококремнистые флюсы содержат более 35% SiО₂; в составе безмарганцевых флюсов менее 1% МпО. Особую группу при классификации флюсов по химическому составу занимают бескислородные флюсы.

По степени легирования различают флюсы пассивные (практически не легирующие металл шва), слаболегирующие (плавленые) и легирующие (керамические).

По строению частиц плавленые флюсы разделяют на стекловидные (прозрачные зерна) и пемзовидные (зерна пенистого материала белого или светлых оттенков желтого, зеленого, коричневого и других цветов). Пемзовидные флюсы имеют меньшую насыпную массу (0,7 - 1,0 кг/дм³), чем стекловидные (1,1 - 1,8 кг/дм3). Наибольшее применение нашли плавленые флюсы.

В зависимости от назначения и преимущественного применения различают флюсы для электродуговой и для электрошлаковой сварки, а также для механизированной сварки и наплавки углеродистых сталей, легированных сталей, цветных металлов и сплавов. Такое разделение в известной степени условно, поскольку флюсы, преимущественно применяющиеся для сварки и наплавки металлов или сплавов одной группы, могут быть с успехом использованы для сварки и наплавки металлов другой группы. Вместе с тем флюсы, предна-значенные для сварки одних цветных металлов или одних марок легированных сталей, могут оказаться непригодными для сварки других цветных металлов или других марок легированных сталей.

Общие требования к флюсу. Флюсы для механизированной сварки должны обеспечивать устойчивое протекание процесса сварки, отсутствие кристаллизационных трещин и пор в металле шва, требуемые механические свойства металла шва и сварного соединения в целом, хорошее формирование шва, легкую отделимость шлаковой корки, минимальное выделение токсичных газов при сварке, а также иметь низкую стоимость и возможность массового промышленного изготовления.

В соответствии с EN 760 сварочные флюсы классифицируют по химическому составу как показано в таблице ниже.

Классификация (типы) флюсов по химическому составу

Символ	Основные компоненты	Тип флюса	Индекс основности
MS	MnO + SiO2 > 60%; CaO 15%; ZrO2	Марганец-силикатный	0,8
CS	CaO + MgO + SiO2 > 60%; CaO > 15%	Кальций-силикатный	0,7 … 1,2
AR	Al2O3 + TiO2 > 45%	Алюминатно-рутиловый	0,7 … 1,4
AB	Al2O3 + CaO + MgO + CaF2 > 55%; Al2O3 > 20%; CaF2 (общее содержание фтора) 20%	Алюминатно-основной	1,0 … 2,0
FB	CaO + MgO + MnO + CaF2 > 50%; SiO 2 20%; CaF2 (общее содержание фтора) > 15%	Флюоритно-основной	> 2,0
W	Флюсы, состав которых не попадает ни под один из указанных типов	Прочие

2. Технологическая часть

2.1 Оборудование, инструменты, принадлежности сварщика

Рабочее место для выполнения сварки под флюсом и в среде защитных газов обеспечивается сварочным автоматом или полуавтоматом, пультом управления и источником питания дуги. Кроме сварочного оборудования рабочее место должно иметь приспособления для механизации вспомогательных работ, поворота конструкций в удобное положение, оборудование для подачи и уборки флюса, пускорегулирующую газовую аппаратуру, инструмент и сварочные материалы.

В зависимости от габаритов, массы, формы изделий и типа сварных соединений сварочное оборудование может иметь различное конструктивное исполнение и комплектоваться узлами с различными функциями.

Сварочные аппараты для автоматической сварки под флюсом классифицируют по следующим признакам:

· по способу защиты дуги и сварочной ванны -- под флюсом, по флюсу, с газовой защитой;

· по способу регулирования дуги -- о саморегулированием, с автоматическим регулированием;

· по способу формирования металла шва -- свободное и принудительное;

· по числу электродов -- одно- и многоэлектродные;

· по количеству одновременно горящих дуг -- однодуговые и многодуговые;

· по способу передвижения -- подвесные и самоходные сварочные головки, сварочные тракторы, рельсовые и безрельсовые автоматы;

· по типу свариваемых швов -- универсальные для сварки различных швов сварных соединений и специализированные для сварки швов определенного типа.

Сварочный аппарат называется автоматом, если его механизмы и устройства выполняют следующие функции:

· подачу электродной проволоки и регулирование длины дуги;

· зажигание дуги в начале сварки; обрыв дуги в конце сварки;

· подвод тока к электродной проволоке; перемещение сварочной головки или изделия с заданной скоростью сварки;

· направление движения сварочной головки или изделия;

· корректировку положения электродной проволоки (угол наклона, вылет, положение относительно стыка и т. п.);

· правку проволоки; подачу и уборку флюса и др.

Сварочный аппарат, закрепленный неподвижно или перемещаемый только по специальным направляющим, установленным вне изделия, называется сварочной головкой. Головки могут быть подвесные и самоходные.

Сварочный аппарат, который может перемещаться непосредственно по свариваемому изделию, называется сварочным трактором.

Сварочный аппарат, имеющий только механизм подачи сварочной проволоки, называется полуавтоматом.

Для сварки стыковых соединений с разделкой кромок и для сварки угловых и тавровых соединений разработана новая серия автоматов с системой поиска и слежением за положением электродной проволоки относительно свариваемого стыка.

В комплект автоматов входит сварочная головка, пульт управления, источник питания и кассетное устройство.

Например, автоматы АД200 и АД201 служат для сварки в среде защитных газов, снабжены устройствами автономного охлаждения сварочной горелки, а благодаря шланговой подаче электродной проволоки позволяют размещать подающее устройство на расстоянии от сварочной головки.

Автоматы АД202 и АД203 аналогичны первым и предназначены для сварки под флюсом.

Новая серия отечественных сварочных автоматов имеет систему управления, позволяющую осуществлять программирование возбуждения дуги, заварки кратера и плавное регулирование скорости подачи электродной проволоки.

Сварочные полуавтоматы для дуговой сварки плавящимся электродом изготовляются в следующих исполнениях:

· для сварки без внешней защиты дуги; для сварки под флюсом;

· для сварки в защитных газах; для сварки сплошной проволокой;

· для сварки порошковой проволокой; с плавной регулировкой скорости подачи проволоки;

· со ступенчатым регулированием скорости подачи электродной проволоки;

· с аппаратурой управления, встроенной в источник питания дуги;

· со специальным шкафом управления.

Полуавтоматы должны обеспечивать:

· зажигание и устойчивое горение дуги: точность поддержания установленного режима сварки при номинальном напряжении питающей сети;

· подачу электродной проволоки с установленной скоростью;

· наличие защитного газа в зоне сварки в момент возбуждения дуги и спустя 1--5 с после гашения дуги, а также проверку подачи газа перед сваркой;

· настроечное перемещение электродной проволоки; контроль величины сварочного тока, напряжения на дуге и напряжения холостого хода источника питания дуги.

Полуавтоматы шланговые для дуговой сварки плавящимся электродом должны удовлетворять требованиям ГОСТ 18130--79, в котором регламентированы технические требования к полуавтоматам, их комплектность, техника безопасности при эксплуатации, правила приемки и срок службы. Срок службы до списания полуавтомата должен быть не менее 5 лет, за исключением быстроизнашивающихся составляющих частей. Срок службы до первого капитального ремонта -- не менее 2000 ч.

Инструментом сварщика при автоматической и полуавтоматической сварке так же, как и при ручной, служит молоток-зубило, стальная щетка, шаблоны и клейма. Сварочный пост должен быть укомплектован приспособлением для уборки флюса, газовой пускорегулирующей аппаратурой, пассатижами, средствами защиты рук и лица от излучения сварочной дуги при полуавтоматической сварке, а также средствами удаления вредных газов и аэрозолей из зоны дыхания сварщика.

Для подачи сварочной проволоки от подающего механизма к горелке применяют специальные направляющие каналы.

Защитный газ от редуктора к горелке подается по специальному рукаву.

Сварочный трактор является более эффективным и маневренным сварочным аппаратом. Он представляет собой автоматическую головку, установленную на самоходной тележке, которая перемещается с помощью электродвига-теля по свариваемому изделию или по направляющему рельсовому пути вдоль свариваемого шва.

Трактор ТС-17М (рис. 2) применяется при изготов-лении и монтаже различных строительных конструкций (ферм, мачт, балок), при сварке под флюсом наружных и внутренних кольцевых швов, при сварке труп и резервуаров диаметром более 800 мм. Им можно производить сварку всех видов швов в нижнем положении. Трактор имеет один электродвигатель трехфазного тока, который приводит в движение механизм Подачи электродной проволоки и механизм передвижения трактора вдоль свариваемого шва. Подающий механизм состоит из понижающего редуктора и двух роликов (ведущего и прижимного), между которыми протаскивается электродная проволока.

Механизм передвижения трактора состоит из редуктора и двух ведущих бегунов, вал которых соединен с редуктором фрикционной муфтой шестерен позволяет в широких пределах изменять скорость подачи электродной проволоки и скорость передвижения трактора в соответствии с режимом сварки. В комплекте трак тора имеется два токоподводящих мундштука. Для электронной проволоки диаметром 1,6-2,0 мм применяют трубчатый мундштук с бронзовым наконечником, смещенным к оси трубки, который обеспечивает хороший электрический контакт с электродной проволокой. Для электродной проволоки большего диаметра применяют мундштук с двумя бронзовыми контактами, между которыми перемещается проволока. Правка электродной проволоки осуществляется специальным правильным механизмом.

Рис. 2 Сварочный трактор ТС-17М: 1 - направляющие колеса; 2 - электродвигатель для подачи электронной проволоки и передвижения трактора; 3 - ведущие колеса; 4 - пульт с кнопками управления; 5 - кассета с электродной проволокой; 6 - электро-измерительные приборы; 7 - электродная проволока; 8 - бункер для флюса; 9 - механизм подачи проволоки; 10 - мундштук

Трактор снабжен двумя бункерами для флюса : один бункер применяют при сварке вертикальным электродом, а второй -- при сварке наклонным электродом. Толщина насыпаемого слоя флюса устанавливается вертикальным перемещением патрубка, по которому подается флюс в разделку кромок. Если стыковой шов сваривают без разделки кромок, то трактор направляется вручную. Если сваривают шов с разделкой кромок то на одну из штанг подвески устанавливают копир, состоящий из двух последовательно расположенных роликов, которые при сварке катятся по разделке кромок и тем самым направляют трактор вдоль свариваемого шва. При сварке угловых швов «в лодочку» копировальным элементом служит ролик, закрепленный на специальной штанге и катящийся по углу свариваемого шва. Трактор имеет трехкнопочный пульт управления. Кроме того, есть дополнительный пульт управления, используемый при сварке кольцевых швов на цилиндрических изделиях (котлы, цистерны, резервуары), для управления электродвигателем стенда. На стенде вращается свариваемое изделие.

Для полуавтоматической сварки намечен выпуск секционных направляющих каналов. Общая длина такого канала около 6 м. Длина каждой секции 1,5 м. Секция, примыкающая к горелке, содержит кроме направляющего канала длиной 1,5 м провода управления с универсальными разъемами и сварочный гибкий кабель с частью соединительной муфты.

Применение соединительных и концевых муфт, клемм заземления, удобных электрододержателей и секционных направляющих каналов позволяет улучшить и обезопасить условия труда сварщиков; сокращает время на обслуживание оборудования (с применением соединительных муфт на смену электрододержателя затрачивается менее 1 мин, а замена направляющего канала со всеми коммуникациями требует не более 5 мин); уменьшается расход сварочного кабеля

2.2 Техника сварки

2.3 Режимы сварки

Режимы сварки под флюсом имеют основные и дополнительные параметры. К основным относят: ток, его род и полярность, напряжение дуги, диаметр электродной проволоки, скорость сварки. Дополнительные параметры режима - вылет электродной проволоки, состав и строение флюса (плотность, размеры частиц), положение изделия и электрода при сварке.

Параметры режима сварки зависят от толщины и свойств свариваемого металла и обычно приводятся в технических условиях на сварку конкретного изделия и корректируются при сварке опытных образцов. При отсутствии таких данных режимы подбирают экспериментально. Основным условием для успешного ведения процесса сварки является поддержание стабильного горения дуги. Для этого определенной силе сварочного тока должна соответствовать своя скорость подачи электродной проволоки. Скорость подачи должна повышаться с увеличением вылета электрода. При его постоянном вылете увеличение скорости подачи уменьшает напряжение дуги. При использовании легированных проволок, имеющих повышенное электросопротивление, скорость подачи должна возрастать.

На рис. 3 показано влияние изменения основных параметров сварки на размеры шва. Закономерности относятся к случаю наплавки, когда глубина провара ?0,8 толщины основного металла. При большей глубине провара ухудшение теплоотвода от нижней части шва при водит к резкому росту провара - вплоть до прожога.

Рисунок 3 Изменение ширины е и выпуклости q шва и глубины проплавления h в зависимости от параметров режима (а - в) и вылета электрода (г): Uд - напряжение дуги; Iсв - сварочный ток; Vсв - скорость сварки

Наибольшее влияние на форму и размеры шва оказывает сварочный ток. При его увеличении (см. рис. 1, а) интенсивно повышаются глубина проплавления и высота усиления шва, а его ширина в озрастает незначительно.

Повышение напряжения на дуге увеличивает ширину сварного шва, глубина проплавления практически не меняется, высота выпуклости снижается (см. рис. 3, б).

Влияние скорости сварки (см. рис. 3, в) на глубину проплавления и ширину шва носит сложный характер. Сначала при увеличении скорости сварки давление дуги в се больше вытесняет жидкий металл, толщина прослойки жидкого металла под дугой уменьшается и глубина проплавления возрастает. При дальнейшем увеличении скорости сварки (>20 м/ч) заметно снижается погонная энергия и глубина проплавления начинает уменьшаться. В о всех случаях при увеличении скорости свар ки ширина шва уменьшается. При скорости сварки >70...80 м/ч по обеим сторонам шва возможны несплавления с кромкой или подрезы. Если необходимо вести сварку на больших скоростях, применяют специальные методы (сварка трехфазной дугой, двухдуговая и др.).

Диаметр электродной проволоки заметно влияет на форму и размеры шва, особенно на глубину проплавления. Как видно из табл. 1, при отсутствии источников, обеспечиваюших необходимый сварочный ток, требуемая глубина проплавления может быть достигнута при уменьшении диаметра используемой электродной проволоки.

Таблица 1

Глубина проплавления шва при различных диаметрах электродной проволоки и величинах сварочного тока (А) (сварка под флюсом)

Глубина проплавления, мм	Диаметр электродной проволоки, мм	Сварочный ток, А
3	5 4 3 2	450 375 300 200
4	5 4 3 2	500 425 350 300
5	5 4 3 2	550 500 400 350
6	5 4 3 2	600 550 500 400
8	5 4 3 2	725 675 625 500
10	5 4 3 2	925 900 750 600
12	5 4 3 2	930 925 875 700

Род и полярность тока влияют на глубину провара. По сравнению с постоянным током прям ой полярности сварка н а постоянном токе обратной полярности на 40...50 %, а на переменном на 25...30 % увеличивает глубину проплавления. Изменение температуры изделия в пределах -60...+350^оС практически не влияет на размеры и форму шва. При подогреве изделия до более высокой температуры возрастают глубина и особенно ширина шва.

Наклон электрода вдоль шва и положение детали также отражаются на форме шва. Обычно сварку выполняют вертикально рас положенным электродом, но в отдельных случаях она может проводиться с наклоном электрода углом вперед или углом назад. При сварке углом вперед жидкий металл подтекает под дугу, толщина его прослойки увеличивается, а глубина проплавления уменьшается. Сварка углом назад уменьшает прослойку, и проплавление возрастает. Сварка на подъем увеличивает глубину проплавления и вероятность прожога.

При сварке на спуск металл сварочной ванны, подтекая под дугу, уменьшает глубину проплавления, поэтому возможно образование несплавлений и шлаковых включений.

Состав флюса, его насыпная масса также изменяют форму и размеры шва. При увеличении насыпной массы флюса глубина проплавления возрастает, ширина шва уменьшается.

Стыковые швы выполняют односторонней однопроходной сваркой, двусторонней одно- или многопроходной сваркой.

При односторонней сварке металла толщиной до 4...6 мм без разделки кромок зазор при сборке устанавливают минимальным.

Для металла толщиной 10...12 мм стыки собирают с зазором. Тонкие листы (до 10 мм) и цилиндрические конструкции соединяют на стальных подкладках толщиной 3...6 и шириной 30...50 мм, если они не запрещены по условиям работы конструкции.

Соединение "в замок" применяют в ответственных изделиях, при сборке толстостенных крупногабаритных изделий.

Одностороннюю сварку на флюсовой подушке применяют для сварки листовых конструкций и выполнения кольцевых швов как с разделкой, так и без разделки кромок с обязательным технологическим зазором (табл. 2).

Таблица 2

Типовые режимы сварки сталей на флюсовой подушке

Толщина металла, мм	Ширина зазора в стыке, мм	dэ	Iсв, А	Uд, В	Vсв, м/ч	Давление возд уха в шланге флюсовой подушки, кПа
2	0... 1,0	1,6	120	24...28	43,5	80
3	0...1,5	2	275... 300	28...30	44,0
		3	400...425	25...28	70,0
5	0...2,5	2	425...500	32...34	35,0	100... 150
		4	575...625	28...30	46,0	108
8	0... 3,5		725...775	30...36	34,0	100... 150

Для получения стабильной формы корневого валика одностороннюю сварку выполняют на медной или флюсомедной подкладке.

Сварка без подкладок возможна только при условии плотной и точной сборки стыка без зазоров и глубине провара ?2/3 толщины металла.

Двусторонняя однопроходная сварка обеспечивает более высокое качество швов за счет уменьшения влияния изменения режимов сварки и точности сборки стыков.

Первый проход двустороннего шва выполняют на флюсовой подушке или на весу. Второй проход с обратной стороны осуществляют после зачистки кория шва первого прохода.

Режимы сварки первого слоя выбирают так, чтобы глубина провара не превышала половины толщины металла. Второй шов сваривают с проваром, равным 0,65...0,7 толщины основного металла (табл. 3).

Таблица 3

Режимы механизированной сварки под флюсом двусторонних стыков швов без разделки кромок

Толщина металла, мм	Зазор в стыке, мм	Iсв, А	Uд, В	Vсв, м/ч
14	3...4	700...750	34...36	30
20	4...5	850...900	36...40	27
24		900...950	38...42	25
30	6...7	950...1000	40...44	16
40	8...9	1100... 1200		12
50	10...11	1200... 1300	44...48	10

Многопроходные двусторонние швы применяют для стыковых соединений металла толщиной >20 мм с разделкой кромок. Число слоев определяется толщиной металла и режимом сварки.

При сварке первых двух слоев электрод должен быть направлен точно по оси разделки во избежание подрезов. Последующие слои сваривают со смешением электродов с оси так, чтобы каждый последующий слой перекрывал предыдущий на 1/3 ширины.

Ориентировочные режимы многопроходной автоматической сварки под флюсом стали с Х и U-образной разделкой кромок при ведены в табл. 4.

Таблица 4

Режимы многопроходной сварки сталей под флюсом

Толщина металла, мм	Разделка кромок	dэ	Число слоев	Iсв, А	Uд, В	Vсв, м/ч
70	U-образная	8	16	1000...1050	35...40	28
90	U-образная		22
30	X-образная	6	8	900... 1100	36...40	20

При соединении металлов большой толщины (до 300 мм) сварку ведут в узкий зазор (щелевая разделка) между свариваемыми кромками шириной 16...36 мм. Это позволяет уменьшить деформации и остаточные напряжения в швах. Однако повышаются требования к точности сборки кромок, особенно величины зазора между ними. Сварку осуществляют с раскладкой по два или три валика в каждом слое проволокой диаметром 2 или 3 мм на режимах, которые подбирают в зависимости от ширины зазора, вида материала и пр.

Сварка под флюсом тавровых, угловых и нахлесточных соединений. Сварку угловых швов выполняют при положении в лодочку или в угол (рис. 4). Сварку в лодочку (а) выполняют при симметричном или несимметричном расположении электрода.

Рисунок 4 Схемы сварки угловых швов: 1 и 2 - первый и второй проходы

В зависимости от площади поперечного сечения шва и положения сварки угловые сварные швы можно сваривать без с коса или со скосом одной из кромок с одной или двух сторон как одно-, так и многопроходными швами. Сварку однопроходным угловым швом тавровых соединений ведут на весу, на флюсовой подушке или по ручной подварке. При сварке в лодочку однослойный шов или каждый шов в многослойном шве имеет большее сечение, чем при сварке наклонным электродом, но применение медных подкладок и флюсовых подушек затруднено, поэтому зазор между деталями не должен превышать 1,5 мм.

При выборе режима сварки угловых швов в лодочку формирование шва высококачественное, если ширина провара больше его глубины не более чем в 2 раза, иначе неизбежны подрезы стенок тавра и непровар корня шва. В табл. 5 приведены ориентировочные режимы сварки под флюсом в лодочку угловых швов тавровых и нахлесточных соединений.

Таблица 5

Режимы сварки под флюсом

Катет шва, мм	dэ	Iсв, А	Uд, В	Vсв, м/ч
6	2	450...475	34...36	30
8	3	550... 600
	4	575...625
	5	675...725	32...34	32
10	3	600...650	34...36	23
	4	650...700
	5	725... 775	32...34	25
12	3	600...650	34...36	15
	4	725... 775	36...38	20
	5	775... 825		18

Способ сварки в угол не требует специальных мер против вытекания жидкого металла, поэтому зазор может быть увеличен до 3 мм. При увеличенных зазорах выполняют ручную или механизированную подварку швом, который переплавляется при сварке основного шва.

Техника сварки при положении в лодочку не отличается от сварки стыковых швов с разделкой кромок; за один проход можно сварить шов с катетом до 14 мм. Возможность образования подреза при сварке наклонным электродом ограничивает получение шва с катетом >6 мм. В этом случае необходимо особенно точно направлять электрод в разделку кромок.

Для обеспечения провара при различной толщине свариваемых элементов сварку осуществляют в несимметричную лодочку или несимметрично наклонным электродом. Для предупреждения подреза при сварке наклонным электродом его смещают, как показано на рис. 2, б и в. Последовательность сварки многопроходных швов показана на рис. 2, г. Швы следует располагать так, чтобы ранее наложенный валик препятствовал стеканию металла и шлака последующих слоев.

Ориентировочные режимы сварки под флюсом в угол швов тавровых и нахлесточных соединений приведены в табл. 6.

Сварка вертикальным электродом с оплавлением верхней кромки нахлесточного соединения (см. рис. 2, д) применяется, когда толщина листа ?8 мм. При этом формируются нормальные швы с вертикальным катетом, равным толщине верхнего листа. Горизонтальный катет обычно больше вертикального в 1,5 - 2 раза. Угловые соединения можно сваривать вертикальным электродом с медной подкладкой (см. рис. 2, е) или с гибкими самоклеящимися флюсонесущими лентами.

Таблица 6. Режимы сварки в угол швов тавровых и нахлесточных соединений.

Сварка электрозаклепками обычно выполняется в соединениях внахлестку, втавр, а также угловых. Главная трудность сварки подобных соединений - обеспечение плотногo прилегaния поверхностей свариваемых деталей. Для прeдупреждения вытeкания расплавленного флюса и металла зaзор нe должен прeвышать 1 мм. Электрозаклепки можнo сваривать пo предварительно подготовленным отверстиям в вeрхнем листе толщинoй >10мм (рис. 5, а) или c проплавлением верхнего листа толщиной дo 10 мм (см. рис. 5, б). Пpи сварке c отверстием диаметр электрода дoлжен быть рaвен 0,2...0,25 диaметра отверстия.

Рисунок 5 Схемы сварки электрозаклепочных и прорезных швов

Сварка мoжет сопровождаться подачей электрода в прoцессе сварки или бeз eго подачи до естественногo обрыва дуги. В пeрвом случаe испoльзуют oбычныe полуавтоматы для сварки под флюсом, вo втoром - специальные электрозаклепочники.

Прорезные швы также могут выполнять по предварительно подготовленным отверстиям удлиненной формы или с проплавлением верхнего листа при его толщине до 10 мм (см. рис. 3, в, г). По существу, сварка прорезных швов является сваркой на остающейся подкладке. Общий недостаток таких швов - трудность контроля их качества, в чaстности, провара нижнего листа.

Приварка шпилек под флюсом. Для этого испoльзуют спeциальные установки и флюсовые шайбы высoтoй 6... 10мм c наружным диаметром 15...20 мм. Пpи диаметре шпильки >8 мм для oблегчения возбуждения дуги привариваемый кoнец зaтачивают нa угол 90о.

В вертикальном и потолочном положениях сварочный ток cнижают нa 25...30 % пo сравнению сo сваркой в нижнем положении. Пoсле oбразования дoстаточной сварочной ванны и обрыва дуги шпильку быстро подают до упора.

Принадлежности варщика.

Щитки сварочные изготавливаются двух типов: ручные и головные из легсих негорючих материалов по ГОСТ 12. 4. 035-78. Масса щитка не должна превышать 0,50 кг.

Защитные светофильтры (затемненные стекла), предназначенные для защиты глаз от излучения дуги, брызг металла и шлака, изготавливаются 13 классов или номеров по ГОСТ 12. 4. 080-79. Номер светофильтра подбирается в первую очередь в зависимости от индивидуальных особенностей зрения сварщика. Однако следует учитывать некоторые объективные факторы: величину сварочного тока, состав свариваемого металла, вид дуговой сварки, защиту сварочной ванны от воздействия газов воздуха. Размер светофильтра 52x102 мм. При сварке покрытыми электродами следует ориентироваться на применение светофильтров различных номеров в зависимости от величины сварочного тока: 100A-N°C5; 200А-№С6; 300А-№С7; 400А-№С8; 500А-№С9 и т. д. При сварке плавящимся электродом тяжелых металлов в инертном газе следует пользоваться светофильтром на номер меньше, а легких металлов - на номер больше по сравнению со светофильтром при сварке покрытыми электродами.

При сварке в среде СО₂ применяют следующие светофильтры: до 100А - №С1; 100-150 А - №С₂; 150-250 А -№СЗ; 250-300 А - №С4; 300-400 А -- №С5 и т. д. Светофильтры вставляются в рамку щитка, а снаружи светофильтр защищают обычным стеклом от брызг металла и шлака. Прозрачное стекло периодически заменяют.

Рис. 6 Типы электродержателей: А - вилочный; б - щипцовый; в - завода «Электрик»; г - с пружинящим кольцом

Все сварщики должны пользоваться защитными рукавицами. При выполнении сварочных работ внутри котлов, емкостей, резервуаров и т.д, сварщики должны обеспечиваться резиновыми ковриками, ботами, галошами, особыми наколенниками и подлокотниками, деревянными подложками и др.

2.4 Виды дефектов и способы контроля сварных соединений

При производстве сварных деталей и конструкций образуются дефекты различного вида, которые условно можно классифицировать на:

· дефекты подготовки и сборки;

· дефекты формы шва;

· наружные и внутренние дефекты.

Дефекты подготовки и сборки. Характерными видами дефектов при сварке плавлением являются: неправильный угол скоса кромок шва с V-, X- и U-образной разделкой; слишком большое или малое притупление по длине стыкуемых кромок; непостоянство зазора между кромками по длине стыкуемых элементов; несовпадение стыкуемых плоскостей; слишком большой зазор между кромками свариваемых деталей; расслоения и загрязнения кромок.

Указанные дефекты могут возникнуть из-за: неисправности станочного оборудования, на котором обрабатывали заготовки; недоброкачественности исходных материалов; ошибок в чертежах; низкой квалификации слесарей и сборщиков.

Рисунок 7 Оснoвные конструктивные элементы сварных швов: а - без подготовки кромок мaлых тoлщин (b - ширинa зазора); б - c V-образной разделкой

Дефекты формы шва. Форма и размеры сварных швов обычно задаются техническими условиями, указываются на чертежах и регламентируются стандартами. Конструктивными элементами стыковых швов (рис. 1) являются их ширина е, высота выпуклости q и подварки q₁; угловых швов тавровых и нахлесточных соединений без скоса кромок (рис. 2) катет К и толщина а. Размеры швов зависят от толщины s свариваемого металла и условий эксплуатации конструкций.

Рисунок. 8 Основные конструктивные элементы валиков: a - нормального; б - выпуклого; в - вогнутого

При выполнении сварных соединений любыми методами сварки плавлением сварные швы могут иметь неравномерную ширину и высоту, бугры, седловины, неравномерную высоту катетов в угловых швах (рис. 9).

Рисунок. 9 Дефекты формы швов: a - неравномерная ширинa шва пpи ручнoй сварке; б - тo жe, пpи автоматической сварке; в - нeравномерная выпуклость - бугpы и седловины

Неравномерная ширина швов образуется при неправильном движении электрода, зависящем от зрительно-двигательной координации (ЗДК) сварщика, а также в результате возникших отклонений от заданного зазора кромок при сборке. При автоматической сварке причиной образования этого дефекта является нарушение скорости подачи проволоки, скорости сварки и т.д.

Неравномерность выпуклости по длине шва, местные бугры и седловины получаются при ручной сварке из-за недостаточной квалификации сварщика и в первую очередь объясняются особенностью ЗДК сварщика; неправильными приемами заварки прихваток; неудовлетворительным качеством электродов.

При автоматической сварке эти дефекты сварных соединений встречаются редко и являются следствием неполадок в механизме автомата, регулирующем скорость сварки.

Рисунок 9 Наплывы в швах: a - горизонтальном; б - нaхлесточного соединения; в - тaврового соединения; г - cтыкового соединения или пpи наплавке валикoв

Перечисленные дефекты сварных соединений формы шва снижают прочность соединения и косвенно указывают на возможность образования внутренних дефектов.

При контроле изделий различного назначения в различных отраслях промышленности и строительства наибольшее распространение получили радиационные, ультразвуковые, магнитные и капиллярные методы, а также методы контроля герметичности и течеискания.

Классификация методов неразрушающего контроля установлена ГОСТ 18353--79; методы контроля качества швов сварных соединений определены ГОСТ 3242--79.

Радиационные методы и, в частности, радиография получили наибольшее распространение при выявлении в изделиях внутренних дефектов различного вида. Контролируют как металлы, так и неметаллические материалы.

Радиография позволяет выявлять в изделиях толщиной от нескольких до 500 мм объемные дефекты (поры, шлаковые включения, непровары) и трещины с раскрытием до 0,1 мм, а также некоторые наружные дефекты, например, подрезы. Оценка глубины залегания дефектов затруднена и может выполняться весьма приближенно. Размеры дефектов определяют путем их сравнения с изображениями эталонов -- дефектометров канавочного или проволочного типов. В связи с дефицитом рентгеновской пленки, а также сравнительно высокой стоимостью и трудоемкостью радиографии в последнее время получают достаточно широкое распространение методы радиоскопии (интроскопии) и радиометрии. Испытания проводят с применением рентгеновских установок различных типов (РУП-120-5-1, РУП-150-10-1, РУП-200-20-5, РУП-150/300-10-1, РАП-150-03, РИНА-2Д, НОРА, АРИНА и др.) и гамма-аппаратов (РИД-21М, РИД-41, Гаммарид 60/40, Гаммарид 192/120К, Газпром, Трасса и др.). Основные пара-метры радиографического контроля определяют по ГОСТ 7512--82 и ГОСТ 23055--78.

Ультразвуковой контроль изделий находит в последнее время все более широкое применение для контроля изделий различного назначения. Этот метод позволяет надежно выявлять наиболее опасные дефекты в изделиях -- трещины площадью приблизительно 0,7 мм² с раскрытием 10^-5 мм. Выявляемость объемных дефектов несколько ниже, чем при радиографии. Ультразвуковые методы позволяют контролировать любые материалы толщиной от 4 мм до нескольких метров. При ультразвуковом контроле оп-ределяют амплитуду сигнала от дефекта, координаты его залегания и условные размеры. Контроль выполняют с помощью дефектоскопов. Индикация дефектов выполняется на электронно-лучевых трубках. Кроме того, выпускаются специализированные дефектоскопы со стрелочной или цифровой индикацией. Широкому применению ультразвукового контроля способствует разработка и внедрение высокочувствительных автоматизированных установок, позволяющих осуществлять запись и автоматическую расшифровку параметров дефектов. Испытания проводят с применением дефектоскопов УД2-12, УДС2-РДМ-3, Рельс-6, СК-1, УД201П и др. Основные параметры ультразвукового контроля определяют согласно ГОСТ 14782--86.

Для выявления дефектов в изделиях из ферромагнитных материалов применяют магнитные (магнитопорошковый и магнитографический) методы. Эти методы позволяют выявлять поверхностные и подповерхностные трещины, а также крупные внутренние объемные дефекты, расположенные на глубине до 6 мм от поверхности контролируемого изделия.

Магнитопорошковый метод применяют для контроля стыковых и угловых сварных соединений толщиной до 20 мм. Основныепараметры магнитопорошкового контроля определяют согласи ГОСТ 21105--87, Испытания проводят с применением дефектоскопов МД-50, МД-4К, МД-6.

Магнитографический метод находит применение при контроле кольцевых стыков труб, выполненных автоматической сваркой под флюсом. Параметры магнитографического контроля определяют согласно ГОСТ 25225-82. Испытания проводят с применением! дефектоскопов МД-9, МД-11, МД-10ИМ, МДУ-2У, МГК-1.

Для выявления поверхностных и подповерхностных дефекгов (на глубине 1...2 мм) в изделиях можно применять вихретоковый метод, а Однако для контроля сварных соединений этот метод не получила широкого применения вследствие больших помех из-за неоднороности магнитных свойств различных зон сварного соединения.

Капиллярные методы контроля (люминесцентный, цветной и люминесцентно-цветной) применяют в основном для контроля изделий из немагнитных металлических и неметаллических материалов в целях выявления дефектов, выходящих на поверхность. Методики капиллярной дефектоскопии выбирают согласно ГОСТ 18442--80.

...