Общие сведения об электродуговой сварке сталей
Электродуговая технология сварки была изобретена в России в 1882 г. Н. Н. Берандосом (сварка угольным электродом) и в 1888-1890 гг. Н. Г. Славяновым (сварка металлическим электродом). Дуговая сварка успешно применяется для восстановления как стальных, так и чугунных деталей. Она выполняется чаще всего путем расплавления электрода и металла свариваемого изделия теплом электрической дуги, температура которой достигает 6000 °С. Таким образом, в месте сварки создается ванночка с жидким металлом, который, охлаждаясь, соединяет воедино края свариваемых поверхностей. При подготовке свариваемых деталей или при подготовке к заварке трещин необходимо выполнить так называемую разделку. Схемы подготовки кромок к сварке приведены на рис. 1.
Рис. 1. Схемы подготовки кромок к сварке
Поверхности свариваемых краев должны быть предварительно очищены от грязи, наплывов и коррозии до металлического блеска. Трещину необходимо предварительно «ограничить» сверлением. Образовавшиеся в результате разделки кромок к полости заполняются при сварке металлом электрода.
Дуговая технология сварки обеспечивает прочное соединение, но приводит к деформации свариваемых деталей. Это необходимо учитывать при выборе этого метода восстановления. Сварка может вестись как переменным током, так и постоянным. Обычно для сварки используют аппараты переменного тока: СТШ-260, СТШ-300, СТШ-500, СТШ-500-80 и др. Аппарат СТШ-500-80 наиболее универсальный, а поэтому и наиболее подходящий для ремонтных работ. Для сварки постоянным током используются генераторы ПСО-300, ПСО-500 и выпрямители - селеновый ВСС-300 и кремниевый ВКС-500 и др.
|
|
|
В результате заварки деталь испытывает напряжения, которые, как правило, должны быть сняты. Если можно, свариваемую деталь следует предварительно подогреть, что уменьшает разность температур у места сварки и остальной детали и улучшает качество сварки. Если конструкция такова, что сварка вызывает в ней большие внутренние напряжения, деталь следует отжечь путем нагрева ее до 600-650°С и последующего медленного охлаждения вместе с печью. Дуговой сваркой могут быть восстановлены детали из углеродистых и легированных сталей. Для каждого случая сварки должны быть подобраны соответствующие электроды и режимы ведения процесса. На свойства металла при сварке плохо влияет кислород воздуха, окисляющий металл, и азот. Поэтому принимаются меры для защиты жидкого металла от окисления путем введения в жидкий металл присадок, влияющих на качество шва. Шлак, образующийся при сварке, должен своевременно удаляться. Качество сварного шва зависит от металла электрода и обмазки, соединяющей в себе присадки и среду, обеспечивающую защиту жидкого металла от влияния атмосферного воздуха.
|
|
|
Ручная дуговая сварка
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.
Силу сварочного тока определяют по формуле:
св=πdэ2*j/4
где dэ - диаметр электрода (электродного стержня), мм; - допускаемая плотность тока, А/мм2.
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.
При приближённых подсчётах величина сварочного тока может быть определена по одной из следующих формул:
св=k*dэ Iсв=k1*dэ*1,5 св=dэ*(k2+α*dэ)
где dэ - диаметр электрода (электродного стержня), мм; 1, k2, α - коэффициенты, определённые опытным путём:
|
|
|
1=20…25; k2=20; α=6.
Техника заполнения швов и определяемый ею термический цикл сварки зависят от предварительной термической обработки стали. Сварка толстого металла каскадом и горкой, замедляя скорость охлаждения металла шва и околошовной зоны, предупреждает образование в них закалочных структур. Это же достигается при предварительном подогреве до 150-200 0С. Поэтому эти способы дают благоприятные результаты на нетермоупрочненных сталях. При сварке термоупрочненных сталей для уменьшения разупрочнения стали в околошовной зоне рекомендуется сварка длинными швами по охлажденным предыдущим швам. Следует выбирать режимы сварки с малой погонной энергией. При этом достигается и уменьшение протяженности зоны разупрочненного металла в околошовной зоне. При исправлении дефектов в сварных швах на низколегированных и низкоуглеродистых сталях повышенной толщины швами малого сечения вследствие значительной скорости остывания металл подварочного шва и его околошовная зона обладают пониженными пластическими свойствами. Поэтому подварку дефектных участков следует производить швами нормального сечения длиной не менее 100 мм или предварительно подогревать их до 150-200 0С.
|
|
|
Ручную дуговую сварку покрытыми электродами низкоуглеродистых сталей выполняют электродами типа Э38, Э42, Э46 со всеми типами покрытий (кислыми, целлюлозными и основными) марок МР-3, СМ-5, АНО-2, ОЗС-3, УОНИ-13/45 и др.
Низколегированные и низкоуглеродистые стали сваривают электродами типов Э42, Э50 с основным покрытием марок УОНИ-13/45 , СМ-11, УОНИ-13/55 и др.
Теплоустойчивые стали чувствительны к термическому циклу при сварке, следствием которого являются появление холодных трещин, процессы старения, разупрочнения и опасность трещин при эксплуатации. Основными мерами борьбы с этими процессами являются применение основного металла с минимальным содержанием примесей и пониженным содержанием углерода, сварка с предварительным подогревом для сталей 12ХМ, 15ХМ (200-250°С), для сталей 20ХМФ, 15Х1М1Ф (350-450°С), выбор оптимального режима сварки, термообработка после сварки. Сварку производят ручной дуговой покрытыми электродами с фтористокальциевым покрытием типа Э-МХ,
Э-ХМФ на постоянном токе обратной полярности. Применяют также сварку в углекислом газе и под флюсом с использованием сварочных проволок, легированных элементами, входящими в состав свариваемых сталей.
Сварка под флюсом
Автоматическую сварку выполняют электродной проволокой диаметром 3-5 мм, 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 марганцевые высококремнистые флюсы (ОСЦ-45, АН-348) и низкоуглеродистые сварочные проволоки Св-08, 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. При сварке низколегированных сталей используют те же флюсы и электродные проволоки Св-08ГА, Св-10Г2, Св-08ХН, Св-08ХМФА и др. Легирование металла шва марганцем из проволок и кремнием при проваре основного металла, при подборе соответствующего термического цикла (погонной энергии) позволяет получить металл шва с требуемыми механическими свойствами.
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.
Сварка в защитных газах
При сварке низкоуглеродистых и низколегированных 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%. В качестве сварочных проволок, в этом случае, применяют проволоки марок Св-08ГС, Св-08Г2С и др., для повышения коррозионной стойкости используют проволоку марки Св-08ХГ2С. 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.
Структура и свойства металла швов и околошовной зоны на низкоуглеродистых и низколегированных 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 порошковой проволокой и проволокой сплошного сечения без дополнительной защиты
Одним из преимуществ сварки открытой дугой порошковой проволокой по сравнению со сваркой в углекислом газе является отсутствие необходимости в газовой аппаратуре и возможность сварки на сквозняках, при которых наблюдается сдувание защитной струи углекислого газа. При правильно выбранном режиме сварки обеспечивается устойчивое горение дуги и хорошее формирование шва. В качестве источников тока можно использовать выпрямители и преобразователи с крутопадающими внешними вольтамперными характеристиками. Недостатком этого способа сварки является возможность сварки только в нижнем и вертикальном положениях из-за повышенного диаметра выпускаемых промышленностью проволок и повышенной чувствительности процесса сварки к образованию в швах пор при изменениях вылета электрода и напряжения дуги. Особенностью порошковых проволок является также и малая глубина проплавления основного металла.
При использовании проволоки ПП-1ДСК для соединений с повышенным зазором между кромками в швах могут образовываться поры. Проволока ЭПС-15/2 для получения швов без пор требует соблюдения режимов в узком диапазоне. Большие рабочие токи ограничивают применение этой проволоки для сварки металла малых толщин. Проволоки ПП-АН7 и ПП-2ДСК имеют хорошие сварочно-технологические свойства в широком диапазоне режимов. Для сварки ответственных конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей рекомендуется использовать проволоки ПП-2ДСК, и ПП-АН4, обеспечивающие получение шва с хорошими показателями хладноломкости.
металлургический сталь сварка низколегированный низкоуглеродистый
Высоколегированные стали
Дата добавления: 2021-04-24; просмотров: 56; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!