Технология РДС и расчёт основных параметров сварочного процесса

При разработке технологии РДС выбирают следующие основные параметры: вид подготовки громок свариваемых элементов, тип шва, тип электрода, покрытие электродов, род и силу сварочного тока, последовательность наложения сварных швов (валиков слоёв шва).

Форма кромок свариваемых труб выбирается исходя из ВСН-006-89.

Она имеет вид для труб с толщиной стенки до 16 мм.

Величина зазора зависит от толщины стенки и диаметра электрода и выбирается из ВСН 006-89. Вертикальная часть разделки называется притуплением сварного шва. Она определяется величиной проплавления электродов. Угол разделки определяется технологией получения качественного сварного шва при оптимальном времени сварки.

Тип сварного соединения зависит от конструктивных требований.

Тип электрода зависит от прочности свариваемого материала. При прочности металла равной 500 МПа, сварочный электрод должен иметь тип Э 50. Данным типом электродов можно сваривать сварные соединения с прочность до 500 МПа.

Покрытие электродов зависит от производительности сварки, требуемой глубины проплавления. Наибольшей глубиной проплавления и наибольшей производительностью обладают электроды с целлюлозным покрытием. Выбранный электрод должен обеспечивать требуемый провар (проплавление) кромок свариваемых деталей, обеспечивая удержание металла от стекания во всех пространственных положениях в сочетании с плавными очертаниями внешней поверхности сварного шва. Для каждого слоя сварного шва рекомендованы специальные марки электродов в соответствии с ВСН 006-89.

Сила сварочного тока указывается на этикетке, расположенной на упаковке с электродами.

Для ориентировки величину сварочного тока можно определить по эмпирической формуле:

I_св = m d_э, А,

где d_э – диаметр электрода (электродной проволоки) в мм; m – коэффициент равный 30 при d_э =3 мм и 40-50 при d_э = 4-6 мм.

Или по формуле:

I_св = j F_э, А,

где j – плотность сварочного тока, А/мм²: F_э – площадь сечения электрода.

Сварка швов, расположенных на плоскости, находящейся под углами от 0º до 60º называется сваркой в нижнем положении. Сварка швов от 60º до 120º в вертикальном положении и сварка на плоскости, расположенной от 120º до 180º потолочном положении см. рис

.

180º

При сварке в вертикальном положении (сверху вниз) силу тока следует уменьшить на 15 % по сравнению со сваркой в нижнем положении. Так как при этом уменьшается перегрев металла сварочной ванны и следовательно его текучесть. Это позволяет предотвратить вытекание металла, однако увеличивает вероятность появления непровара. Поэтому сварка в потолочном положении является наиболее сложной. Она должна производиться сварщиками высшей квалификации, аттестованными на данный вид сварки.

Наилучшими с точки зрения условий формирования сварных швов и качества сварки являются сварные швы, выполненные в нижнем положении и в вертикальном положении при сварке снизу – вверх (на подъём). При этом направление перехода металла от электрода в сварочную ванну совпадает с силой давления дуги.

Величина проплавления (провара) основного металла при сварке встык изменяется по глубине от 1,5 мм при сварке электродами с основным покрытием до 4 мм при сварке электродами с целлюлозным покрытием. Так как основное покрытии является тугоплавким и большая часть теплоты сварочной дуги идёт на расплавление покрытия.

Сварные швы при ручной дуговой сварке на 60-70 % образуются за счёт наплавленного металла, что снижает производительность сварки, увеличивает её стоимость.

Ширина наплавленных валиков сварного шва зависит от диаметра электрода и амплитуды поперечных колебаний электрода. Чем больше диаметр электрода и тем больше амплитуда поперечных колебаний, тем больше ширина валика. При наложении валика шва без поперечных колебаний образуется валик (ниточный шов) ширина которого приблизительно равна диаметру электрода (см. рис.)

Рис. Зависимость ширины сварного шва от амплитуды движения электрода.

Для обеспечения удовлетворительной формы сварного шва при сварке в нижнем положении сварного шва площадь поперечного сечения каждого валика сварного шва за исключением первого должно соответствовать величине:

F_н< 12d_э (1),

где d_э диаметр электрода, мм.

При сварке первого слоя его площадь должна быть равной

F _1н< 6d_э (2)

Площадь поперечного сечения шва, наплавленного за один проход, находится по формуле:

F_н = , (3)

где α _н - коэффициент наплавки, I_св – сварочный ток, V_св – скорость движения электрода, ρ – плотность наплавленного металла.

Определив по формулам (1) или (2) необходимую площадь наплавленного валика, из формулы (3) можно найти оптимальную скорость движения электрода.

Число накладываемых валиков при сварке определяется по формуле:

n = ,

где Σ F_но – общая площадь поперечного шва, вычисляется по чертежам.

В зависимости от толщины свариваемых элементов и формы разделки кромок, сварные швы могут быть однослойными (однопроходными) (см. рис.)

Рис. Однослойный сварной шов

Многослойные (см. рис.)

Рис. Многослойный сварной шов

Многоваликовые (см. рис.)

Рис. Многоваликовый сварной шов

При сварке труб с толщиной стенки до 10 мм ВСН-006-89 требует выполнение сварных швов не менее, чем в два слоя, и три слоя при сварке труб с толщиной стенки до 15 мм. Кроме того, должен быть выполнен один корневой слой.

Стыки листовых конструкций протяжённость до 0,5 м могут быть выполнены за один проход. Большей протяжённости – от середины к окнцам или обратноступенчатым способом (см. рис)

Рис. Схема наложения валиков сварного шва обратноступенчатым способом

31. Электроды с основным покрытием.

Основу этого вида покрытия составляют карбонаты и фтористые соединения. Металл, наплавленный электродами с основным покрытием, по химическому составу соответствует спокойной стали. Благодаря низкому содержанию газов, неметаллических включений и вредных примесей металл шва, выполненный этими марками, отличается высокими показателями пластичности и ударной вязкости при нормальной и пониженной температурах, а также обладает повышенной стойкостью против образования горячих трещин. По механическим свойствам металла шва и сварных соединений марки с основным покрытием относятся к электродам типа Э42А, Э46А, Э50А, Э55 и Э60.

Вместе с тем по технологическим характеристикам электроды с основным покрытием уступают другим видам. Они весьма чувствительны к образованию пор при наличии окалины, ржавчины и масла на кромках свариваемых деталей, а также при увлажнении покрытия и удлинении дуги. Сварка, как правило, производится постоянным током обратной полярности. Перед сваркой электроды в обязательном порядке необходимо прокаливать при высоких температурах (250-4200С).

32. Электроды с целлюлозным покрытием. Покрытие этого вида содержит большое количество (до 50%) органических составляющих, как правило, целлюлозы. Металл, наплавленный целлюлозными электродами, по химическому составу соответствует, по степени раскисления, полуспокойной или спокойной стали. В то же время он содержит повышенное количество водорода. По механическим свойствам металла шва и сварных соединений электроды с целлюлозным покрытием соответствуют электродам Э42, Э46 и Э50. Для целлюлозных электродов характерно образование равномерного обратного валика шва при односторонней сварке на весу, а также обеспечение возможности сварки вертикальных швов способом сверху вниз.