Название: Технологические основы сварки плавлением - Конспект лекций (Е.В. Харламова)

Жанр: Технические

Просмотров: 1407


2.1. конструктивные элементы сварных соединений при дуговой и электрошлаковой сварке

 

В связи с важностью правильной подготовки свариваемых кромок с точки зрения качества, экономичности, прочности и работо-способности сварного соединения созданы государственные стандарты на подготовку кромок под сварку. Стандарты регламентируют форму и конструктивные элементы разделки и сборки кромок под сварку и размеры готовых сварных швов.

ГОСТ 5264 – 80 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры» регламентирует конструктивные элементы подготовки кромок и размеры выполненных швов при ручной дуговой сварке металлическим электродом во всех пространственных положениях.

ГОСТ 8710–70 «Швы сварных соединений. Автоматическая и полуавтоматическая сварка» регламентирует форму и размеры подготовки кромок и выполненных швов при дуговой механизи-рованной (автоматической или полуавтоматической) сварке под флюсом. Дополнительно к этим стандартам выпущены стандарты, которые регламентируют конструктивные элементы сварных соединений при механизированной сварке под флюсом (ГОСТ 11533–75) и при ручной дуговой сварке (ГОСТ 11534–75) для соединений элементов под острым и тупым углами.

ГОСТ 15164–78 « Сварные соединения и швы. Электрошлаковая сварка» регламентирует форму и размеры подготовки кромок и выполненных швов при электрошлаковой сварке.

ГОСТ 14771–85 «Швы сварных соединений. Электродуговая сварка в защитных газах» регламентирует форму и размеры подготовки кромок и сварных швов при сварке сталей в защитных газах: активных (СО2), инертных (Ar, He) и смесях газов.

ГОСТ 16098–70 «Швы сварных соединений из двухслойной корро-зионно-стойкой стали» регламентирует форму и размеры подготовки кромок и выполненных сварных швов сварных соединений из двухслойной коррозионно-стойких сталей при электродуговой и электрошлаковой сварке.

ГОСТ 16037–70 «Швы сварных соединений стальных трубо-проводов» регламентирует форму и размеры подготовки кромок и выполненных сварных швов стальных трубопроводов при ручной и механизированной сварке в защитных газах или под флюсом.

ГОСТ 2.312–72 «Условные изображения и обозначения швов сварных соединений» является также обязательным для применения на чертежах конструкций.

При ручной дуговой сварке такие факторы, как величина сварочного тока, скорость сварки и напряжение дуги изменяются в небольших пределах.

При механизированной сварке под флюсом глубина проплавления основного металла в определенных пределах не зависит от формы подготовки кромок и величины зазора, что объясняется высокой плотностью тока и концентрированностью теплового действия дуги при этом способе сварки.

За два прохода (по одному с каждой стороны) можно сваривать встык без разделки кромок листы d = 60 мм. Однако в этих случаях при обычном зазоре швы получаются дефектными по двум причинам:

1) количество наплавленного металла настолько велико, что внешняя часть шва оказывается чрезмерно большой и уродливой формы;

2) шов получается настолько узким, что при быстром остывании, характерном для сварки, в средней части шва возникают усадочные трещины.

Согласно ГОСТ 8713–70 без скоса кромок можно сваривать встык листы толщиной до 20 мм, при больших толщинах требуется разделка кромок. При разделке с прямолинейным скосом кромок угол разделки 25…26о, с = 2…6 мм, зазор b  = 0 + 1 мм.

При толщине листов d = 60 мм скос кромок прямолинейный; для

d = 160 мм предусмотрен криволинейный скос кромок с углом разделки 25…26о, так как требуется меньший объем наплавленного металла и уменьшаются угловые деформации.

Сварка тавровых соединений без скоса кромок возможна для металла толщиной до 40 мм. В зависимости от требований к прочности соединений, связанных со сквозным проваром, предусмотрены соединения с односторонним несимметричным скосом кромок для

d = 8…30 мм и двусторонним симметричным для толщины 30…60 мм.

Форма подготовки кромок при ЭШС по ГОСТ 15164–78, показана на рис. 2.8.

 

в

 

 

                      а                       б

 

 

Рис.2.8. Форма подготовки кромок для ЭШС:

а – стыкового; б – углового; в – таврового соединений

 

В стандарте регламентированы толщины минимальные (не менее 16 мм) и наибольшие (до 800 мм), а также зазоры величиной 16…

26 мм.

ГОСТ 14771–85 обычно руководствуются при сварке проволокой диаметром от 1,6 мм и выше. Стандарт предусматривает сварку металла до d = 120 мм (в СО2) с разделкой кромок металла толщиной свыше 10 мм. При этом уменьшены углы разделки до 40о и величина притупления до 1…2 мм при зазорах в пределах 0…3 мм.

При сварке в инертных газах плавящимся электродом сохраняются те же особенности, что и при сварке неплавящимся электродом (d =

= 20 мм), но предусмотрена сварка металла толщиной до 100 мм.

Обычно выбирают такие типы разделок, при которых обеспечиваются наименьшие объем и стоимость работ по разделке кромок, объем и масса наплавленного металла, полный провар по тол-щине, плавная форма сопряжения внешней части шва и минимальные угловые деформации.

Для толстолистового металла (стали, титановые сплавы) разра-ботан метод сварки по узкому зазору (щелевой разделке), при которой свариваемые кромки не имеют скоса, а зазор имеет величину 10…

12 мм при толщине до 100…150 мм (рис. 2.9, а).

 

                 а                           б                                   в

 

Рис. 2.9. Подготовка кромок и швы в некоторых особых случаях:

а – при сварке металла больших толщин по узкому зазору

(по так называемой «щелевой» разделке); б – при сглаживании мест

перехода металла шва в основной путем наложения «галтельных» швов;

в – при сварке высокопрочных сталей и сплавов цветных металлов сварочными материалами, которые дают металл шва менее прочный,

чем основной

 

С целью повышения выносливости при действии динамических нагрузок для некоторых соединений из стали и титановых сплавов плавность сопряжения металла шва с основным металлом достигается за счет оплавления мест перехода теплотой дуги, горящей между неплавящимся электродом и основным металлом, как с присадкой, так и без присадочного материала. В результате образуются галтельные валики, улучшающие внешнюю форму шва (рис. 2.9, б).

Для получения равнопрочного соединения при сварке высокопрочной стали и некоторых сплавов цветных металлов приходится дополнительно наплавлять металл и увеличивать внешнюю часть швов (рис. 2.9, в).

Качество сварных соединений и экономичность процесса сварки зависят от чистоты кромок и прилегающей к ним поверхности основного металла, точности подготовки и сборки под сварку.