Техника выполнения швов в нижнем положении

Типы сварных соединений и швов

В зависимости от взаимного расположения свариваемых элементов различают следующие виды соединений.

Стыковое соединение. Образовать стыковое соединение могут элементы одинаковой (рис. 5-2, а) или различной толщины (рис. 5-2, б). Толщина металла неограничена. Если сопрягают листы различной толщины, то на более толстом из них делают скос с одной или с двух сторон до толщины меньшего листа. Если разница в толщине сопрягаемых элементов не превышает 2—5 мм (в зависимости от толщины свариваемого металла), скос не производят. Разновидностью стыкового соединения является соединение с отбортовкой кромок (рис. 5-3), применяемое при сварке металла толщиной до 3 мм.

Тавровое соединение. Угол между полкой и стенкой может быть прямым (рис. 5-4), острым или тупым. Сочетание толщин может быть разнообразное.

Нахлесточное соединение (рис. 5-5). Условно к нахлесточному соединению относят пакет из двух элементов (рис. 5-6). Нахлесточное соединение обычно образуют из металла толщиной до 20 мм.

Угловое соединение. Угол между сопрягаемыми деталями может быть прямым (рис. 5-7), острым или тупым. Изредка применяют соединение впритык (рис. 5-8).

Стыковое соединение в наибольшей степени соответствует специфике сварки и обеспечивает оптимальные условия передачи усилий от одного элемента к другому. При нахлесточном соединении создаются неблагоприятные условия для передачи усилий, так как в результате несоосности приложения нагрузки возникает изгибающий момент. Кроме того, увеличиваются расход металла и длина швов. Нахлесточное соединение имеет очень низкий предел выносливости. К преимуществам нахлесточного соединения относят значительно более низкие требования к точности заготовки элементов, а при металле толщиной до 4 мм — также возможность сварки без обработки кромок путем соединения листов в состоянии после прокатки.

Шов, соединяющий детали в стыковом соединении, называют стыковым, а в тавровом и нахлесточном соединениях — угловым. Угловые швы могут быть сплошными или прерывистыми. Прерывистый шов выполняют отдельными отрезками — шпонками или отдельными точками. Отрезки прерывистого шва могут быть расположены друг против друга или в шахматном порядке (рис. 5-9). При нахлесточном соединении применяют так называемый прорезной шов. Он может быть сплошным (рис. 5-10, а, б), шпоночным или состоять из отдельных точек-электрозаклепок (рис. 5-11). Сплошной прорезной шов характерен для электроннолучевой, шпоночный и электрозаклепочный — для дуговой сварки. При дуговой сварке шпоночный и электрозаклепочный швы можно выполнять (в зависимости от толщины верхнего листа) с образованием отверстия перед сваркой или без него.

Различают прямолинейные, круговые и спиральные швы и швы более сложной конфигурации.

В зависимости от положения шва в пространстве и расположения источника нагрева по отношению к свариваемым кромкам различают сварку в нижнем, вертикальном, горизонтальном, потолочном и наклонном положениях. При дуговой сварке стыкового шва в нижнем положении соединяемые детали располагают в горизонтальной плоскости (рис. 5-12, а), а при электрошлаковом процессе и дуговой сварке с принудительным удержанием жидкой ванны — в вертикальной плоскости (рис. 5-12, б). При выполнении угловых швов в нижнем положении дуговым способом детали располагают так, как это представлено на рис. 5-12, в (сварка в лодочку). При толщине верхнего листа до 12 мм возможна сварка с оплавлением кромки.

При сварке в нижнем положении электродный металл по мере его плавления переносится в сварочную ванну сверху вниз (в направлении силы тяжести), а поверхность сварочной ванны

занимает горизонтальное положение. В этом случае создаются наиболее благоприятные условия для формирования шва. Сварку в нижнем положении можно выполнять всеми способами сварки плавлением. При сварке в нижнем положении под флюсом наклон продольной оси шва по отношению к горизонтальной плоскости не должен превышать 4°, при других способах дуговой сварки наклон может достигать 8—10°.

Для современного уровня развития сварочной техники характерно выполнение большинства швов в заводских условиях в нижнем положении. Эго достигается путем рационального проектирования конструкций и применения манипуляторов или других приспособлений, позволяющих устанавливать детали под сварку всех швов в удобном положении. В условиях монтажа следует стремиться к выполнению в нижнем положении максимального количества швов, применяя для этого укрупнительную сборку и сварочные манипуляторы.

При сварке в вертикальном положении кромки соединяемых элементов располагают вертикально на вертикальной плоскости. Перенос дополнительного металла в сварочную ванну обычно осуществляется в направлении, перпендикулярном к силе тяжести (рис. 5-13, а). В связи с указанными особенностями удовлетворительное формирование шва достигается только при небольшом объеме сварочной ванны. В этих условиях силы поверхностного натяжения удерживают жидкий металл от стекания. Сварку в вертикальном положении можно выполнять покрытыми электродами вручную или механизированным способом в защитном газе на режимах, обеспечивающих малый объем сварочной ванны. Сварку ведут, как правило, снизу вверх. Применяется также сварка сверху вниз.

Путем манипуляций электродом можно приблизить характер переноса металла при сварке в вертикальном положении к сварке в нижнем положении (рис. 5-13, б). Источник теплоты при сварке в вертикальном положении располагают перпендикулярно в вертикальной плоскости или с небольшими отклонениями от такого положения.

При сварке горизонтальных стыковых швов кромки свариваемых деталей расположены так, как показано на рис. 5-14. Перенос металла в сварочную ванну осуществляется перпендикулярно к направлению силы тяжести. Путем манипуляций концом электрода и соответствующей разделки кромок в этом случае также стремятся максимально приблизить характер переноса металла к переносу в нижнем положении.

При сварке угловых швов тавровых и нахлесточных соединений в положении не в лодочку перенос металла в сварочную ванну осуществляется под углом 45° к направлению силы тяжести (рис. 5-15), т. е. сварка в этом случае производится, в сущности, в полугоризонтальном положении. Такая техника выполнения шва получила название сварки в угол или наклонным электродом.

Сварку стыковых и угловых швов в горизонтальном положении выполняют преимущественно покрытыми электродами вручную или механизированным способом в защитных газах. Сварку угловых швов в положении не в лодочку производят при сечении шва (или слоя) не более 40 мм2. При большем сечении наблюдается стекание металла на горизонтально расположенный элемент. Сварка стыковых швов в горизонтальном положении под флюсом принципиально возможна, но находит пока ограниченное применение из-за сложности удаления шлаковой корки и плохого формирования поверхностных слоев металла, связанного с трудностью удержания шлака и жидкого металла.

Создание высокопроизводительного способа сварки стыковых горизонтальных швов является серьезной проблемой сварочной техники. Наличие таких швов неизбежно при монтаже крупных листовых конструкций.

При сварке в потолочном положении свариваемые кромки располагают так, как изображено на рис. 5-16. Перенос металла с электрода в сварочную ванну осуществляется снизу вверх, т. е. против силы тяжести, что препятствует нормальному формированию шва. Из-за сложности ведения сварки в потолочном положении (шов расположен над головой сварщика) и ухудшения условий дегазации ванны (пузырьки газов, всплывая, попадают в корень шва) качество металла шва снижается. Сварку в потолочном положении выполняют главным образом вручную покрытыми электродами, короткой дугой. Возможна сварка таких швов в защитных Газах. Сварку 6 потолочном положении, как правило, применяют только при монтаже крупных конструкций, при сварке неповоротных стыков труб и при выполнении ремонтных работ.

Кроме нижнего, горизонтального и вертикального положений возможно наклонное положение швов. В зависимости от расположения кромок наклонные швы могут быть полупотолочными, полувертикальными и полугоризонтальными. Наклонные швы всех видов сваривают вручную покрытыми электродами и механизированными способами в защитных газах. Швы, расположенные под углом от 45 до 80° к горизонтальной плоскости, можно сваривать электрошлаковым способом. Сварка под флюсом при наклонном положении шва не применяется.

При лучевых способах сварки возможно выполнение швов во всех пространственных положениях, но практическое применение находит в основном сварка в нижнем положении.

Pereosnastka.ru

Обработка дерева и металла

По возможности сварку всегда необходимо вести в нижнем положении. Такая сварка наиболее удобна и производительна. Расплавленный электродный металл под действием силы тяжести переходит в шов, не вытекая из сварочной ванны, шлаки и газы легко всплывают на поверхность, сварщику легче наблюдать за процессом сварки.

Стыковые швы. Особенности сварки стыковых швов и подготовки кромок под сварку определяются толщиной основного металла.

При сварке стыковых швов без разделки кромок кромки соединяемых листов должны быть лишь ровно обрезаны, чтобы обеспечить взаимную параллельность и постоянство зазора между ними. В процессе сварки нужно обращать особое внимание на равномерность расплавления обеих кромок. Провар металла яа всю глубину и качество соединения зависят от правильного выбора режима сварки и, в значительной степени, от квалификации сварщика. При сварке без разделки кромок стыковой шов получается со значительной выпуклостью (усилением).

При односторонней сварке стыковых швов без скоса кромок электросварщик высокой квалификации при правильно выбранном режиме сварки (диаметр электрода, величина тока) может проварить металл толщиной до 6 мм. При стыковой сварке без скоса кромок листов повышенной толщины (до 6 мм) режим сварки рекомендуется окончательно подбирать опытным путем, сваривая пробные пластины.

Основной трудностью сварки стыковых швов является правильное. формирование обратной стороны шва. Сварщику не видна обратная сторона шва, поэтому при отступлениях от режима сварки появляются непровар или прожог. Опасаясь прожога, сварщик обычно работает на режиме, вызывающем появление непровара. Б таких случаях качество сварки зависит от квалификации сварщика.

При односторонней сварке стыковых швов без разделки кромок желательно принимать меры, гарантирующие отсутствие непровара сечения шва. Непровар может быть устранен подваркой обратной стороны шва или применением подкладок. Подварка состоит в наложении дополнительного валика малого сечения с обратной стороны шва.

Если обратная сторона шва недоступна, применяют подкладки. Это дает возможность проварить все сечение с одной стороны и получить шов высокой прочности засодин проход. Сварка с подкладками имеет следующие преимущества: работа производится лишь с одной, удобной и доступной, стороны шва; производительность сварки значительно возрастает, т. к. сварщик работает более уверенно, не опасаясь прожогов, может увеличить сварочный ток на 20—25% и вести сварку на повышенной скорости. Подкладки могут быть съемные и остающиеся (глухие). Съемные подкладки обычно изготавливают из меди, т. к. она имеет высокую теплопроводность. Если позволяет конструкция и назначение изделия применяют остающиеся подкладки, изготовляемые из стали толщиной 2—3 мм и шириной 20—30 мм.

Рис. 1. Сварка стыковых швов:
а — без скоса кромок; б — с односторонним скосом обеих кромок; в — с двусторонним скосом обеих кромок

Сварка стыковых швов без разделки кромок может- быть применена и для металла больших толщин — до 10 мм —при условии выполнения сварки с двух сторон. Недостатком такой сварки является вероятность непровара сечения и включений окислов и шлака по оси шва.

В большинстве случаев при толщине металла свыше 3 мм прибегают к предварительной разделке кромок. Форма разделки определяется толщиной металла, назначением конструкции, степенью ее ответственности. Типы стыковых соединений для сварки конструкций и трубопроводов из углеродистых и низколегированных сталей установлены ГОСТ 5264—80 («Ручная дуговая сварка. Соединения сварные») и ГОСТ 16037—80 («Соединения сварные стальных трубопроводов»).

При односторонней сварке стыковые соединения с разделкой кромок сваривают в зависимости от толщины металла однослойными и многослойными швами. При выполнении однослойного шва (однопроходного) дугу возбуждают на верхней грани скоса кромки, затем переводят ее вниз, проваривают корень шва и выводят дугу на вторую кромку. Перемещение дуги по скосам кромок замедленное — для обеспечения лучшего проплавления, в корне шва движение дуги ускоренное — для исключения прожога. При значительной толщине металла сварной шов выполняется в несколько слоев. Первый слой (валик) заваривают электродами диаметром 2—3 мм для лучшего провара корня шва. Последующие слои шва выполняют электродами больших диаметров (4—6 мм). Перед наложением каждого слоя поверхность предыдущего тщательно очищается от шлака и брызг металла. При многослойной сварке каждый слой отжигается при наложении последующего. Это улучшает структуру и механические свойства металла сварного шва. Чтобы обеспечить достаточный прогрев и отжиг, толщина слоев не должна превышать 5 мм.

При многослойной сварке в зависимости от толщины металла, химического состава и свойств стали, особенностей конструкции каждый слой может выполняться за один проход (многослойный шов) или за несколько проходов (многослойный многопроходный шов).

Формирование шва заканчивают наплавлением выпуклости (усиления) сварного шва для придания ему окончательного вида. Величина усиления в зависимости от толщины основного – металла составляет 2—4 мм. Последний, завершающий слой называют еще декоративным или отжигающим. При его выполнении необходимо обращать особое внимание на плавный переход по границам основного металла и металла шва. С обратной стороны шва рекомендуется накладывать подварочный шов, предварительно очистив корень шва от шлака.

При изготовлении ответственных конструкций корень шва с обратной стороны вырубают, выплавляют или вышлифовывают на глубину 2—3 мм, т. е. выбирают так называемую контрольную канавку. Полученную канавку заваривают за один проход контрольным подзарочным швом. При невозможности выполнить контрольный подварочный шов применяют подкладки.

При сварке металла повышенной толщины, а также в случае особых требований, предъявляемых к конструкции, применяется двусторонняя разделка кромок. Двустороннюю сварку с такой разделкой кромок выполнять сложнее, т. к. вырубание корня в таких швах — трудоемкая, но обязательная операция для получуния качественного провара в центре шва. Такие швы сваривают поочередно с каждой стороны, или одновременно с двух сторон (рис. 55 в).

При сварке поочередно с каждой стороны сначала накладывают слой 1 и удаляют корень шва с обратной стороны. Затем накладывают слой 2, далее 3 и т. д. Если переворачивать изделие нельзя, применяют второй способ — одновременную сварку с двух сторон двумя сварщиками. Изделие располагают вертикально. Первый сварщик начинает сварку раньше второго. Второй сварщик производит сварку по уже проваренному и вырубленному кор. ню шва.

Двусторонняя разделка кромок является трудоемкой и дорогостоящей операцией. Но зато двусторонние швы обеспечивают наименьшие остаточные напряжения и деформации сварной конструкции, меньший расход электродов и электроэнергии. Это обусловлено меньшим объемом наплавленного металла в сравнении с односторонними швами при одинаковой толщине основного металла.

Угловые швы. Сварка угловых швов сопряжена с определенными трудностями. Кромки шва занимают различное положение в пространстве: одна находится в нижнем, другая — в вертикальном положении. Часто кромки углового шва несимметричны в отношении отвода тепла: одна из кромок, где сварной шов расположен далеко от края листа, отводит тепло интенсивнее, чем являющаяся краем листа другая кромка. Условия формирования шва при сварке угловых швов менее благоприятны, чем при сварке стыкоеых швов, манипуляции электродом сложнее. Вероятность получения дефектов в угловом шве выше, чем в стыковом: возможно образование непровара одной из кромок, непровар угла, наплыв металла на горизонтальной кромке, подрез вертикальной кромки.

Угловые швы тавровых, угловых и нахлесточных соединений с малым катетом можно сваривать ниточным валиком без колебаний электрода. При наложении швов с большим катетом электроду сообщают колебательные движения. Дуга возбуждается в точке А (положение электрода 1). Затем электрод занимает положение 2,*3. Наибольшую трудность представляет получение полного провара, т. е. расплавление и провар вершины угла. Непровар угла не может быть исправлен подваркой обратной стороны шва и плохо обнаруживается последующим контролем.

Рис. 2. Сварка угловых швов:
а, б — колебательные движения электрода; в — шов, выполненный в несколько проходов отдельными валиками; г — положение «в лодочку»

Угловые швы выполняют однослойными при катете шва до 8 мм, при катете большем — в два слоя и более. При выполнении многослойных швов сначала накладывают узкий ниточный валик электродом диаметром 2—3 мм без поперечных колебаний, чем обеспечивается провар корня шва. Последующие слои выполняют электродами больших диаметров двумя способами: каждый последующий слой накладывается за один проход при поперечных колебаниях конца электрода или за несколько проходов отдельными валиками без поперечных колебаний конца электрода.

Угловые швы по форме наружной поверхности могут быть выпуклыми, плоскими и вогнутыми. Выпуклые швы рекомендуются для конструкций, работающих при статических нагрузках. При переменных или ударных нагрузках лучше работают вогнутые швы. Плоские швы занимают среднее положение и являются, таким образом, наиболее универсальными, поэтому и рекомендуются в практике чаще других.

Для ответственных конструкций угловые швы угловых и тавровых соединений выполняются с предварительной разделкой кромок ( ГОСТ 5264—80).

Угловые швы, если позволяют условия, лучше выполнять в нижнем положении «в лодочку». При такой сварке условия формирования шва наиболее благоприятны, манипуляции электродом упрощаются, вероятность получения дефектов практически сводится к минимуму.

Техника выполнения нижних швов

Техника сварки в нижнем положении. Это пространственное положение позволяет получать сварные швы наиболее высокого качества, так как облегчает условия выделения неметаллических включений, газов из расплавленного металла сварочной ванны. При этом также наиболее благоприятны условия формирования металла шва, так как расплавленный металл сварочной ванны от вытекания удерживается нерасплавившейся частью кромок.

Стыковые швы сваривают без скоса кромок или с V-, Х- и U-образным скосом.Стыковые швы без скоса кромок в зависимости от толщины сваривают с одной или двух сторон. При этом концом электрода совершают поперечные колебания (см. рис. 12) с амплитудой, определяемой требуемой шириной шва. Следует тщательно следить за равномерным расплавлением обеих свариваемых кромок по всей их толщине и особенно стыка между ними в нижней части (корня шва).

Однопроходную сварку с V-образным скосом кромок обычно выполняют с поперечными колебаниями электрода на всю ширину разделки для ее заполнения так, чтобы дуга выходила со скоса кромок на необработанную поверхность металла. Однако в этом случае очень трудно обеспечить равномерный провар корня шва по всей его длине, особенно при изменении величины притупления кромок и зазора между ними.

При сварке шва с V-образным скосом кромок за несколько проходов обеспечить хороший провар первого слоя в корне разделки гораздо легче. Для этого обычно применяют электроды диаметром 3-4 мм и сварку ведут без поперечных колебаний. Последующие слои выполняют в зависимости от толщины металла электродом большего диаметра с поперечными колебаниями. Для обеспечения хорошего провара между слоями предыдущие
швы и кромки следует тщательно очищать от шлака и брызг металла.

Заполнять разделку кромок можно швами с шириной на всю разделку или отдельными валиками. В многопроходных швах последний валик для улучшения внешнего вида иногда можно выполнять на всю ширину разделки (декоративный слой).

Сварку швов с Х- или U-образным скосом кромок выполняют в общем так же, как и с V-образным скосом. Однако для уменьшения остаточных деформаций и напряжений, если это возможно, сварку ведут, накладывая каждый валик или слой попеременно с каждой стороны. Швы с Х- или U-образным скосом кромок по сравнению с V-образным имеют преимущества, так как в первом случае в 1,6-1,7 раза уменьшается объем наплавленного металла (повышается производительность сварки). Кроме того, уменьшаются угловые деформации, а возможный непровар корня шва образуется в нейтральном по отношению к изгибающему моменту сечении. Недостаток U-образного скоса кромок — повышенная трудоемкость его получения.

Сварку стыковых швов можно выполнять различными способами. При сварке на весу наиболее трудно обеспечить провар корня шва и формирование хорошего обратного валика по
всей длине стыка. В этом отношении более благоприятна сварка на съемной медной или остающейся стальной подкладке. В медной подкладке для формирования обратного валика делают формирующую канавку. Однако для предупреждения вытекания расплавленного металла из сварочной ванны необходимо плотное поджатие подкладок к свариваемым кромкам. Кроме того, остающиеся подкладки увеличивают расход металла и не всегда технологичны. При использовании медных подкладок возникают трудности точной установки кромок вдоль формирующей канавки.

Если с обратной стороны возможен подход к корню шва и допустимо усиление обратной стороны шва, целесообразна подварка корня швом небольшого сечения с последующей укладкой основного шва. В некоторых случаях при образовании непроваров в корне шва после сварки основного шва дефект в корне разделывают газовой, воздушно-дуговой строжкой или механическими методами с последующим выполнением подварочного шва.

Сварку угловых швов в нижнем положении можно выполнять двумя приемами. Сварка вертикальным электродом в лодочку обеспечивает наиболее благоприятные условия для провара корня шва и формирования его усиления. По существу этот прием напоминает сварку стыковых швов с V-образным скосом кромок, так как шов формируется между свариваемыми поверхностями. Однако при этом способе требуется тщательная
сборка соединения под сварку с минимальным зазором в стыке для предупреждения вытекания в него расплавленного металла.

При сварке наклонным электродом трудно обеспечить провар шва по нижней плоскости (ввиду натекания на нее

расплавленного металла) и предупредить подрез на вертикальной плоскости (ввиду стекания расплавленного металла). Поэтому таким способом обычно сваривают швы с катетом до 6-8 мм. При сварке угловых швов наклонным электродом трудно также обеспечить глубокий провар в корне шва, поэтому в односторонних или двусторонних швах без скоса кромок может образоваться непровар, который при нагружении шва послужит началом развития трещин. Для предупреждения этого в ответственных соединениях при толщине металла 4 мм и более необходим односторонний скос, а при толщине 12 мм и более — двусторонний скос кромок.

При сварке наклонным электродом многопроходных швов первым выполняют шов на горизонтальной плоскости. Формирование последующего валика происходит с частичным удержанием расплавленного металла сварочной ванны нижележащим валиком. При сварке угловых швов применяют поперечные колебания электрода. Особенно важен правильный выбор их траектории при сварке наклонным электродом с целью предупреждения возникновения указанных выше дефектов.

Техника выполнения швов в нижнем положении

При этом положении можно получить сварные швы наиболее высокого качества, так как в этом случае значительно облегчаются условия выделения неметаллических включений и газов из расплавленного металла сварочной ванны. Сечение шва можно заполнить в один проход, многослойно и в несколько проходов.

Однопроходная сварка с v-образной разделкой кромок выполняется с поперечными колебаниями электрода на всю ширину, с выходом дуги со скоса кромок на необработанную поверхность (рис. 108).

Если число слоев равно числу проходов дуги, то шов называют многослойным. Если слой выполняется за несколько проходов, шов называют многопроходным.

При сварке шва с v-образной разделкой за несколько проходов можно обеспечить гораздо лучший провар первого слоя в корне разделки (рис. 109).

Сварку ведут без поперечных колебаний с помощью электродов диаметром 3-4 мм. В зависимости от толщины металла последующие слои выполняют электродами большего диаметра, с поперечными колебаниями. Необходимо тщательно очищать от шлака и брызг металла все предыдущие слои: это обеспечит хороший провар и высокое качество шва.

Разделку кромок можно заполнять швами с шириной на всю разделку или отдельными валиками. В многопроходных швах последний валик можно выполнить на всю ширину разделки (рис. 110).

Вышеперечисленные виды швов нашли свое применение в различных соединениях: многослойные швы в стыковых, многопроходные — в угловых и тавровых соединениях. Протяженность швов варьируется от 300 до 1000 мм. В зависимости от этого все швы подразделяются на три группы: короткие — до 300 мм, средние — 300-1000 мм, длинные — свыше 1000 мм.

Рис. 107. Виды поперечных движений электрода при различных режимах прогрева: а — при слабом прогреве кромок; при усиленном прогреве кромок; в — при усиленном прогреве одной кромки; г — при хорошем прогреве корня

Рис. 108. Однопроходное сечение стыкового шва

Рис. 109. Многослойное сечение стыкового шва

Рис. 110. Многопроходное сечение стыкового шва

На выбор того или иного способа сварки влияют протяженность шва, свойства свариваемого материала и качество сварных соединений.

Выполнение коротких швов (до 300 мм) относят к наиболее простому способу. От начала до конца шва осуществляет ся движение напроход (рис. 111, а). При шве средней длин^ сварка ведется от середины к концу (рис. 111, б) или обратнс ступенчатым способом.

Швы, имеющие большую протяженность, можно варит как обратноступенчатым способом, так и вразброс. Направление сварки каждого участка не должно совпадать с общим направлением сварки (рис. 111, в).

Швы конструкций, несущих большую нагрузку и имеющих значительную толщину свариваемых поверхностей, обычно сваривают способом «каскад» (рис. 111, г) или «горка» (рис. 111, д).

Чтобы в зоне сварки не возникали объемные напряжения, ведущие к образованию трещин, необходимо во время работы поддерживать в ней высокую температуру. Величина сварочного тока влияет на толщину шва свариваемых деталей из низкоуглеродистой стали. Она может колебаться от 3 до 5 мм.

При силе тока, равной 100 А, происходит расплавление металла на глубину 1 мм с термической обработкой нижнего слоя на глубину 1-2 мм. Если сила тока достигав ет 200 А, то толщина слоя возрастает до 4 мм. При этощ происходит термическая обработка нижнего слоя на глу, бину 2-3 мм.

Если сварка ведется на весу (рис. 112), то необходимо обеспечить максимальный провар корня шва и сформиро. вать качественный обратный валик. В этом случае хорошо зарекомендовал себя способ сварки на съемной медной (рис. 113) или остающейся стальной подкладке (рис. 114). При этом в медной подкладке делается формирующая канавка. Чтобы расплавленный металл не вытекал из сварочной ванны, необходимо обеспечить плотное обжатие подкладок к свариваемым кромкам. Остающиеся подкладки не всегда технологичны, так как увеличивают расход металла. Если допустима выпуклость обратной стороны, то допускается подварка корня шва с последующей укладкой основного шва (рис. 115).

Техника выполнения швов в нижнем положении

§ 35. Сварка в нижнем положении

Сварка стыковых швов. Односторонние стыковые швы без скоса кромок выполняют покрытыми электродами диаметром, равным толщине свариваемых листов, если она не превышает 4 мм. Сила тока подбирается в зависимости от диаметра электрода, вида и толщины покрытия (табл. 10). Листы без скоса кромок толщиной от 4 до 10 мм сваривают двусторонним швом. Положение и поперечные движения электрода при сварке приведены на рис. 51.

10. Ориентировочные режимы сварки соединений встык без скоса кромок

Примечание. Максимальные значения силы тока должны уточняться по данным паспорта электродов.

Стыковые соединения со скосом двух кромок (V-образные) в зависимости от толщины металла выполняют однослойными, многослойными или многопроходными швами (см. рис. 48).

Оптимальный угол раскрытия шва определяется следующими соображениями. Большой угол разделки (80 — 90°) обеспечивает большие удобства сварщику, уменьшает опасность непровара корня, но увеличивает объем наплавленного металла, следовательно, уменьшает производительность и увеличивает деформации изделия. Для нормального процесса ручной дуговой сварки принят угол разделки 60°. Он может быть увеличен на 65° для тонких листов и уменьшен до 55° для листов толщиной более 15 мм.

Зазор между стыкуемыми элементами и притупление кромок составляет от 1,5 до 4,0 мм в зависимости от толщины листов, режима сварки и характера свариваемой конструкции.

Наиболее трудным при сварке является получение полного (надежного) провара корня шва. Здесь чаще всего бывают различные дефекты, например непровар, газовые и шлаковые включения. Поэтому, если это возможно, следует подваривать корень шва с обратной стороны.

Металл толщиной от 4 до 8 мм проваривается однослойным (однопроходным) швом. Однослойные швы с V-образным скосом кромок выполняют поперечными колебательными движениями электрода в виде треугольников без задержки в корне шва (листы толщиной 4 мм) и с задержкой в корне шва (толщиной 8 мм, рис. 51).

Рис. 51. Положение (а) и движения электрода (б) при сварке стыковых швов со скосом кромок

Листы толщиной 12 мм и более соединяются встык с двумя симметричными скосами двух кромок (с Х-образным скосом кромок) многослойным или многопроходным швом. Многослойный шов выполняется быстрее многопроходного. Выбор многослойного или многопроходного шва зависит от химического состава и толщины свариваемой стали.

Многопроходной шов выполняется тонкими и узкими валиками, без поперечных колебательных движений электрода. Сварку рекомендуется выполнять электродами, предназначенными для опирания. В этом случае применяют электроды диаметром от 1,6 до 3 мм (редко 4 мм). Весь многопроходной шов может выполняться электродами одного и того же диаметра (см. гл. XX).

Каждый слой многослойного шва имеет увеличенное в несколько раз сечение по сравнению с сечением каждого валика при многопроходной сварке; поэтому многослойный шов обеспечивает повышенную производительность.

Режимы дуговой сварки покрытыми электродами нижних V-образных стыковых многослойных швов даны в табл. 11.

11. Ориентировочные режимы сварки V-образных стыковых многослойных швов

Примечание. Максимальные значения силы тока должны уточняться по данным паспорта электродов.

Иногда для обеспечения провара по всей толщине металла сварка ведется на медной подкладке толщиной 4 — 6 мм. В этом случае сварочный ток можно повысить на 20 — 30%, не опасаясь сквозного проплавления. Если конструкция и назначение сварного изделия допускают сквозное проплавление, сварка может вестись на остающейся стальной подкладке.

В особо ответственных конструкциях перед подваркой шва с обратной стороны его предварительно зачищают резаком для поверхностной резки или резцом для удаления возможных дефектов (непровара, трещин, газовых и шлаковых включений).

Стыковые Х-образные швы применяют для стали толщиной от 12 до 40 мм. Подготовка кромок, угол скоса, величина зазора и притупления, техника выполнения швов при этом такие же, как и при сварке листов с V-образной разделкой. Чтобы достаточно прогревался и отжигался металл каждого нижележащего слоя, толщина слоев должна быть не более 4 — 5 мм и не менее 2 мм. Например, для выполнения Х-образных швов при сварке листов толщиной 12 мм нужно положить 4 — 6 слоев, а для толщины 40 мм — 10 — 16 слоев (отжигающий и декоративный слои не учитываются).

Стыковые швы листов большой толщины (более 20 мм) целесообразно сваривать с криволинейным скосом двух кромок. Такая подготовка позволяет применять электроды повышенного диаметра, обеспечивает надежный провар и равномерную усадку металла шва.

Швы с двусторонним симметричным скосом двух кромок (Х-образные) имеют следующие преимущества перед швами с односторонним скосом двух кромок (V-образные):

1. Уменьшение объема наплавленного металла в 1,6 — 1,7 раза и, следовательно, увеличение производительности сварки.

2. Уменьшение деформаций от сварки.

3. Возможный непровар в корне шва расположен в нейтральном сечении и поэтому менее опасен.

Для уменьшения коробления сварного изделия рекомендуется выполнять швы попеременно с одной и с другой стороны листа. При сварке в нижнем положении для этого требуется частая кантовка изделия. Поэтому целесообразно устанавливать изделие вертикально и сваривать его одновременно с двух сторон. Работу в этом случае выполняют два сварщика.

Сварка угловых швов. При выполнении угловых швов наклонным электродом (рис. 52, а) жидкий металл под действием силы тяжести стремится стекать на нижнюю плоскость. Поэтому выполнение этих швов лучше производить «в лодочку» (рис. 52, б), в частности электродами, которые позволяют вести сварку опиранием покрытия на свариваемые кромки изделия.

Сварка «в лодочку» угловых швов для листов толщиной до 14 мм возможна без скоса кромок (двусторонняя сварка) или с частичной разделкой кромок и увеличенным размером притупления. Зазор между свариваемыми элементами не должен превышать 10% толщины листа.

12. Режимы сварки угловых швов ‘в лодочку’ с опиранием электрода

Примечание. Максимальные значения силы тока должны уточняться по данным паспорта электродов.

Режимы сварки «в лодочку» с опиранием электрода даны в табл. 12.

Однако не всегда можно установить сварное изделие для сварки «в лодочку»; тогда угловые швы выполняют наклонным электродом. В этом случае возможен непровар корня шва и кромки нижнего листа. Тщательный прогрев кромок свариваемых частей достигается правильным движением электрода, который следует держать под углом 45° к поверхности листов и производить поперечные движения треугольником без задержек или с задержками в корне шва. В процессе сварки электрод следует наклонять то к одной, то к другой плоскости листов.

Угловые швы в нижнем положении с катетами до 10 мм выполняют сваркой в один слой электродами диаметром до 5 мм, иногда без поперечных движений.

Угловые швы без скоса кромок с катетами более 10 мм могут выполняться в один слой, но с поперечными движениями электрода треугольником, причем лучший провар корня шва обеспечивается задержкой электрода в корне шва (см. рис. 52).

Рис. 52. Положение и движения электрода при сварке угловых швов: а — наклонным электродом, б — ‘в лодочку’

Угловые швы с односторонним или двусторонним скосом кромок применяют при изготовлении особо ответственных изделий.

Скос кромок у стенки тавра делают под углом 50+5°. При толщине стенки до 4 мм шов со скосом кромки выполняют в один слой; при большей толщине сварка ведется в несколько слоев и проходов. При выполнении многослойных тавровых швов наклонным электродом швы обычно получаются с неравными катетами на полке и стенке. Поэтому при проектировании сварных изделий допускаются угловые швы с неравными катетами.

Примерные режимы сварки тавровых соединений со скосом кромок даны в табл. 13.

13. Примерные режимы ручной дуговой сварки угловых швов со скосом кромок

Ручная дуговая сварка швов в нижнем положении

Сварка швов в нижнем положении наиболее технологична, и проста для выполнения. В процессе сварки жидкий металл из расплавленного электрода, под собственным весом, стекает в кратер и остаётся в расплавленной металлической ванне. Сварные кромки свариваемых деталей удерживают расплавленный металл в жидкой ванне, препятствуя его вытеканию.

Кроме того, сварка в нижнем положении способствует выходу газов и шлака на поверхность сварочной ванны. Из-за лёгкого выделения шлака и газов, качество сварного соединения получается наиболее высоким. Исходя из этого, для повышения качества сварки, рекомендуется ручную дуговую сварку выполнять в нижнем положении, если это возможно.

Рекомендуемый порядок выполнения сварных швов — слева направо, или на себя. Такая техника ручной дуговой сварки позволяет рабочему-сварщику постоянно контролировать место соединения, длину электрической дуги, движение электрода и формирование сварного шва. Обычно, ширина валика составляет 3-4 диаметра электрода.

Сварка стыковых швов в нижнем положении

Сварка стыковых швов без скоса кромок, при сварке в нижнем положении, производится наплавкой валика вдоль стыка с небольшим расширением в стороны. Сварной шов выполняют с небольшим усилением. Величина усиления, обычно, составляет 2мм. Изделие сваривают с двух сторон. После проварки соединения с одной стороны, изделие переворачивают, производят очистку от наплывов и шлака и сваривают с обратной стороны, используя аналогичную технику сварки.

Сварку стыковых швов при толщине свариваемого металла мене 8мм, допускается выполнять одним слоем за один проход. Если толщина превышает 8мм, сварка металла выполняется в несколько слоёв. При этом, необходимо первый слой выполняют высотой 3-5мм электродом, диаметром 3-4мм. Для выполнения последующих слоёв выбирают электроды диаметром 4-5мм.

До выполнения очередного слоя, разделку кромок очищают при помощи металлической щётки от шлака, металлических брызг и грата. После того, как вся разделка окажется заполненной, изделие переворачивают. Далее, в корне сварного шва делают небольшую канавку и затем её аккуратно заплавляют. Если нет возможности перевернуть изделие и выполнить подобную канавку и подварку с другой стороны, то к выполнению первого валика следует отнестись особенно внимательно.

Стыковые швы с X-образной разделкой, при сварке в нижнем положении, выполняют с обеих сторон аналогично сварке многослойных V-образных швов.

Сварка угловых швов в нижнем положении

Сварку угловых швов в нижнем положении рекомендуется производить «в лодочку». Если сварное соединение невозможно установить «в лодочку», то при выполнении сварки необходимо особенно внимательно проварить корень шва и проплавить свариваемые кромки. При этом сначала необходимо начать провар с поверхности нижней кромки, а затем, через разделку, переходить на вертикальную кромку, как показано на рисунке:

При выполнении многослойного шва, первый валик накладывают электродом, диаметром 3-4мм. При наплавке первого валика необходимо выполнить хороший провар с основным металлом для исключения появления дефектов в корне сварного шва. После наплавки валика перед тем, как наплавить следующий слой, необходимо произвести зачистку предыдущего валика. После зачистки накладывают последующие слои.

Более подробно техника выполнения угловых и стыковых швов отдельно рассмотрена на страницах «Сварка угловых швов. Техника выполнения углового сварного шва» и «Сварка стыковых швов. Техника выполнения сварных стыковых швов». Рекомендуем ознакомиться с ними для получения полной информации об особенностях выполнения таких швов.