Ручная дуговая сварка

1. Электроды для ручной дуговой сварки. Ручную дуговую сварку выполняют штучными электродами, которые сварщик подает к сваривае­мому изделию и перемещаете нужном направлении. При сварке по мето­ду Бенардоса применяют угольные или графитовые электроды диаметром 6—30 мм, длиной 200—300 мм. Для сварки по методу Славянова исполь­зуют металлические электроды, имеющие диаметр 1,6—12 мм и длину 150—450 мм. Сварку в инертных газах осуществляют вольфрамовыми электродами диаметром 1—6 мм.

Для сварки сталей электроды изготавливают из стальной сварочной проволоки по ГОСТ 2246—70, которым предусмотрено 75 ее марок. Из них шесть изготавливают из низкоуглеродистой, 30 — из легированной и 39 — из высоколегированной сталей. Все они имеют ограниченное со­держание углерода, серы и фосфора.

Дуговая сварка стержнями из стальной проволоки (голыми электро­дами) не применяется вследствие плохой устойчивости дуги. Для повы­шения устойчивости горения дуги на электродные стержни наносят так называемые тонкие, или стабилизирующие, покрытия. В их состав вхо­дят соединения щелочных (калия, натрия) или щелочноземельных (каль-

ция) металлов, которые в дуге легче
ионизируются, чем кислород и азот -. ,

воздуха, и этим улучшают устойчи- тпрашние Шрт вость горения дуги. Однако электро­ды с тонкими покрытиями не обеспе­чивают высоких механических свойств металла шва, который сильно насыща­ется азотом и кислородом воздуха. „

„^гРис. У.6. Схема плавления электрода с толс-

Для защиты расплавленного метал- тым покрытием,

ла от взаимодействия с воздухом на

электродные стержни 5 наносят толстые, или качественные, покрытия 4 (рис. У.6). Их составляющими, кроме стабилизирующих и клеящих (жидкое стекло), являются шлако- и газообразующие вещества и раскис-лители. Для получения наплавленного металла специального состава и свойств в них вводят также различные легирующие элементы.

Шл а кообр аз у ющими веществами являются окислы (ТЮ₂, ЗЮ₂, МпО), карбонаты (СаС0₃, М§С0₃) и другие соединения (СаР₂), вносимые в покры­тия в виде минералов (кремнезема, мрамора) и руд (титановой, марганце­вой). При плавлении покрытия они образуют шлаки, которые покрывают капли^З электродного металла и металл 1 шва и этим защищают рас­плавленный металл от азота и кислорода воздуха. После остывания металла шва и шлака шлаковая корка 2 легко удаляется с поверхно-' сти шва.

В качестве газообразующих веществ используют различные органи­ческие соединения, например электродную целлюлозу, древесную муку и пр. При их сгорании вокруг дуги образуются защитные газы в виде оксидов углерода, водорода и пр., которые предохраняют расплавленный металл от взаимодействия с воздухом.

Для раскисления применяют элементы, которые обладают большим сродством с кислородом, чем железо (марганец, титан, кремний, алюми­ний). Находясь в сварочной ванне, они отбирают кислород от оксидов железа, образуя нерастворимые в железе оксиды соответствующих эле­ментов, которые затем всплывают в шлак.

Легирующими элементами являются хром, молибден, ванадий и др. В покрытия их вводят тогда, когда электроды предназначены для сварки легированных сталей, получения износостойких наплавок и пр.

Для изготовления покрытых электродов все кусковые материалы ших­ты покрытия дробят, размалывают, просеивают и смешивают с жидким стеклом. Полученную массу наносят на электродные стержни. Затем электроды просушивают и прокаливают.

По назначению выделяют четыре группы покрытых электродов для сварки сталей: углеродистых (У), легированных (Л), теплоустойчивых (Т) и высоколегированных (В). Пятую группу составляют электроды для наплавки с целью создания поверхностных слоев с особыми свойствами (Н). В зависимости от механических и других свойств наплавленного ме­талла эти группы электродов подразделяются на типы. Каждому типу может соответствовать одна или несколько марок электродов.

2. Виды сварных соединений. Основными видами соединений, приме­няемых при ручной, автоматической и полуавтоматической дуговой сварке, являются стыковые, угловые, тавровые и внахлестку. Конструк-

Стыковые соединения в зависимости от толщины свариваемых листов выполняют с отбортовкой (С1) \ без скоса кромок (С2, С4), с односторон­ним (С 15) и двусторонним (С21) симметричным или несимметричным ско­сом кромок одного или обоих листов. Двусторонний симметричный скос кромок обоих листов криволинейной формы (С22) применяют для листов толщиной 30—100 мм. Чтобы обеспечить провар по всему сечению свари­ваемых листов, между кромками оставляют зазор 0—4 мм в зависимости от толщины металла. Во избежание прожига острые кромки листов при­тупляют на 1—3 мм. Общий угол раскрытия кромок 54 ± 6°.

Угловые и тавровые соединения, так же как и стыковые, в зависимости от толщины листов выполняют без скоса кромок (рис. У.7, У1, У4, Т1), а также с односторонним (У6, Т6) и двусторонним (У8, У9, Т9) скосами кромок одного или обоих листов. При скосе одной кромки угол раскрытия составляет 50 ± 5°, а при скосе двух кромок — 54 ± 6°. Соединения внахлестку (В2) применяют для листов толщиной 2—60 мм. Сваривают их с одной или двух сторон сплошным или прерывистым швом.

3. Выбор режима сварки. Основными параметрами режима ручной ду­говой сварки являются диаметр электрода и сила сварочного тока. Ско­рость сварки и напряжение дуги при ручной сварке, как правило, не регламентируются. Их подбирает сварщик в зависимости от марки элект­рода и положения шва в пространстве.

Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла, слоя (первого или последующих) шва и положения швов в про-•странстве.

Сила сварочного тока в основном зависит от диаметра электрода. Для диаметров 3—6 мм ее определяют по формуле

/ = Ы,

¹ Буквы и цифры на рисунке означают тип соединения: С1—стыковые 1; У! — угловые 1; Т1 — тавровые 1; В2 — внахлестку 2 и т. п.

где / — сила сварочного тока, А; й — диаметр электрода, мм; к — коэф­фициент, А/мм, равный 40—60 для электродов со стержнем из низкоугле­родистой стали и 35—40 — для электродов со стержнем из высоколеги­рованной стали.

4. Техника выполнения сварных швов зависит от положения швов в пространстве и вида сварного соединения.

По положению в пространстве швы делят на нижние (рис. У.8, а), вертикальные (рис. У.8, б), горизонтальные (рис. У.8, в) и потолочные (рис. У.8, г). Наиболее удобно сваривать нижние швы, так как расплав­ленный металл не вытекает из кратера. Сложнее сваривать вертикальные и горизонтальные швы. Их выполняют очень короткой дугой и электрода­ми диаметром не более 5 мм. Но наиболее трудно сваривать потолочные швы, у которых кратер расположен дном кверху. Потолочные швы сва­ривают самой короткой дугой и электродами диаметром не более 4 мм, что облегчает переход капли с электрода на изделие. Если конструкция изделия позволяет, то его поворачивают так, чтобы все швы можно было выполнять в нижнем положении, а угловые и тавровые соединения сва­ривать «в лодочку» (рис. У.8, д).