СВАРОЧНЫЕ ОПЕРАЦИИ И ЭЛЕМЕНТЫ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

Газовая сварка находит применение при монтаже санитарно-технических трубопроводов и ремон­те.

Дуговая сварка покрытым электродом (лист 23) находит широкое применение. Этим способом (рис. 1) наплавляют около 50 % массы металла, наплавляемого всеми способами сварки. Применяемые соединения показаны на рис. 2: а — стыковое, б — тавровое, в — угловое, г — нахлесточное. Сварку ко­ротких швов (до 300 мм) производят на проход (рис. 3, а), швов средней длины (300 ... 1000 мм) — от середины к краям (рис. 3, б) или обратноступенчатым способом, (рис. 3, в), длинных швов (более 1000 мм) — от середины к краям обратноступенчатым способом (рис. 3, г). При многослойной сварке длин­ными участками элементов большой толщины с разделкой кромок каждый предыдущий слой до нало­жения последующего успевает значительно охладиться. Для уменьшения сварочных деформаций или с целью получения более благоприятного термического цикла (например, при сварке низколегированных сталей) применяют многослойную сварку короткими участками. В этом случае каждый последующий шов накладывается на не успевший еще остыть предыдущий слой, и заполнение пространства разделки выполняется "блоками" (рис. 4, а), каскадным методом (рис. 4, б) или "горкой" (рис. 4, в).

Механизация и увеличение производительности сварки покрытыми электродами в нижнем положе­нии достигаются применением сварки лежачими (рис. 5) и наклонными (рис. 6, а, б и 7) электродами. В этом случае используют электроды больших диаметров и длины, и сварщик может обслуживать от трех до шести одновременно работающих установок. Электродами можно выполнять и точечную дуговую сварку (рис. 8). Существенное увеличение глубины проплавления и соединение прославлением несколь­ких элементов без пробивки отверстий могут быть обеспечены при применении покрытого электрода 2 (рис. 9), опирающегося на свариваемые элементы 1 и нагруженного грузом 3, расположенным на штан­ге 4. При включении тока дуга проплавляет верхний элемент и углубляется в металл (см. рис. 8). По дос­тижении необходимой глубины проплавления регулировочное кольцо 5 (рис. 9) упирается в кронштейн б, и дуга удлиняется вплоть до ее естественного обрыва. Толщина верхнего проплавляемого элемента может достигать 30 мм.

Дуговая сварка под флюсом (листы 24 ... 26). Автоматическая дуговая сварка под флюсом (лист 24. рис. 1, а... г) применяется для выполнения стыковых тавровых, угловых и нахлесточных соединений деталей из углеродистых, низколегированных и высоколегированных сталей, имеющих прямолинейные швы значительной протяженности (более 100 мм) или кольцевые швы при диаметре детали более 90 мм. Для выполнения коротких или криволинейных швов используют полуавтоматы. Основной областью применения сварки под флюсом следует считать выполнение соединений элементов средних толщ ин (4 ... 40 мм).

В ряде случаев целесообразно использование многодуговой сварки (рис. 2, д, б). Так, например, сварка расщепленным электродом с расположением электродов поперек шва (рис. 2, б) позволяет пони­зить требования к точности сборки и производить сварку при переменной величине зазора (до 3 мм). Многодуговую сварку в общем плавильном пространстве (рис. 1,б, в) применяют, когда требуются боль­шие скорости сварки (80 ... 150 м/ч) стыковых и угловых швов большой длины (сварные трубы, балки, колонны, некоторые плоские конструкции). Двухдуговую сварку с раздельными сварочными ваннами (рис. 1, г) применяют при изготовлении конструкций из сталей, склонных к закалке.

Сварка по слою флюса применяется для конструкций из сплавов алюминия средней толщины. Тре­буемая высота слоя флюса обеспечивается дозатором (рис. 3).

По сравнению с дуговой сваркой покрытыми электродами сварка под флюсом требует более тща­тельной сборки. Зазор и взаимное расположение листов при сварке стыковых швов без разделки кро­мок фиксируются прихватками и технологическими планками, на которых начинают и заканчивают сварку шва. Выводные планки /рис. 4, а, б) должны прикрепляться к торцам свариваемых листов руч­ной или механизированной дуговой сваркой. При сборке стыковых соединений с разделкой кромок (рис. 4, б) прихватки по длине стыка ставить не рекомендуется, выводные планки скрепляются с лис­тами и между собой прихватками.

Наиболее рационально выполнять стыковые швы с полным проплавлением с одной стороны. Если при сварке изделий нет доступа к обратной стороне шва для размещения устройств, удерживающих жидкий металл сварочной ванны, например при сварке замыкающих швов сосудов, производят сварку на остающейся подкладке (рис. 5, а) или применяют соединение в замок (рис. 5,б). Изредка, когда при­менять подкладные устройства затруднительно, используют автоматическую сварку по подварке руч­ной или механизированной дуговой сваркой (рис. 5,в).

Более целесообразно выполнять однопроходные односторонние стыковые соединения с формирова­нием обратной стороны шва флюсовой подушкой, медными подкладками, флюсомедными подкладками и другими устройствами.

При сварке на флюсовой подушке (рис. б, а) формирование швов в значительной степени опреде­ляется величиной давления флюса и равномерностью его поджатия по длине шва (рис. 6, б... г). Под - жатие флюса обеспечивается различными устройствами. Для сварки продольных швов флюсовая по­душка подводится к месту расположения шва тележкой 1 (лист 25, рис. 7), предварительно прижима­ется снизу к свариваемому стыку винтовым домкратом 2, а более плотный поджим флюса (до требуе - мого давления) создается подачей сжатого воздуха в шланги. Сварка прямолинейных швов дви­жущихся изделий 1 (рис. 8, а) может осуществляться на флюсоременной подушке. Флюс 2 подается винтовым конвейером 5 и прижимается движущимся ремнем 3 с помощью пружинного устройства 4. На рис. 8, б приведена схема флюсоременной подушки для сварки кольцевых швов.

Более надежное и качественное формирование шва при односторонней сварке достигается на медных и особенно на флюсомедных подкладках (рис. 9 ... 11). Наличие канавки в медной подкладке и зазора в стыке обеспечивает доступ флюса к обратной поверхности шва при сварке и хорошее форми­рование шва. Медные водо-охлаждаемые подкладки сложной формы (рис. 11, а... в) позволяют свари­вать листы одинаковой (рис. 11, в) и различной (рис. 11,6, в) толщины. Сварка осуществляется как на неподвижных (рис. 11, а), так и на скользящих (рис. 10, б; 12) относительно свариваемых кромок под­кладках.

Одностороннюю сварку листовых полотнищ с формированием обратной стороны шва скользящей медной подкладкой, перемещающейся в процессе сварки, успешно осуществляют сварочным трактором (лист 26, рис. 12,13). Реборды колес 3 (рис. 13) трактора входят в зазор между листами. Прижатие бе­гунков 4 подвески, несущей формирующий медный ползун 1, охлаждаемый водой, достигается поворо­том эксцентрика с помощью пружины 2 и тонкой тяги5, проходящей через зазор.

Приемы выполнения угловых швов под флюсом показаны на рис. 14, а... ж. Основным способом является однопроходная сварка в симметричную "лодочку" на весу. Если ширина зазора превышает 1 ... 1,5 мм, то, как и при сварке стыковых швов, необходимо принимать меры против протекания жидкого металла. Сварку угловых швов следует начинать и заканчивать на выводных планках (рис. 15).

Для многослойной сварки стыковых соединений элементов большой толщины (30 ... 350 мм) приме­няют разделку кромок различной формы (рис. 16). Щелевая разделка (рис. 16, б, ... д) имеет значительно меньшее сечение шва, чем обычные разделки (рис. 16, д), что приводит к меньшим сварочным дефор­мациям. Щелевая разделка успешно применяется в соединениях углеродистых, низколегированных 'и коррозионно-стойких сталей, а также алюминиевых и титановых сплавов.

Первый слой при сварке может быть выполнен на медной подкладке (рис. 16, б), остающейся или съемной подкладке (рис. 16, в), на притуплении разделки (рис. 16, г) или на притуплении, образованном предварительно наплавленными валиками (рис. 16, д). Притупление в середине стыка при двусторонней разделке кромок также может быть образовано предварительной наплавкой валиков. Электродная про­волока 1 (рис. 17, а) подается сварочной головкой 4 в узкую разделку по контактной токоподводящей трубке 2 или по изолирующей жаростойкой направляющей 3 (рис. 17, б), которая необходима при уве­личенном вылете электрода. Для раскладки валиков при сварке в два или три слоя по ширине разделки используют изогнутый токоподводящий мундштук 1 (рис. 17, в), который поворачивается при наплавке соседнего шва в слое.

Дуговая сварка в защитном газе (листы 27 ... 29). Сварка в углекислом газе, в инертных газах или в смесях газов (лист 27, рис. 1, а, б) широко применяется для соединения деталей из малоуглероди­стых, низколегированных и коррозионно-стойких сталей.

Автоматическую аргонодуговую сварку вольфрамовым электродом используют для сварки стыковых соединений элементов толщиной 0,8 ... 3,0 мм с прямолинейными и кольцевыми швами из легирован­ных, коррозионно-стойких и жаропрочных сталей и сплавов, а также из титана и его сплавов; при этом требуется весьма тщательная подгонка свариваемых кромок. Автоматическую аргонодуговую сварку вольфрамовым электродом с присадкой применяют для стыковых, тавровых и угловых соединений де­талей толщиной 1 мм и более из титана и его сплавов и деталей толщиной 0,8 мм и более из кор­розионно-стойких, жаропрочных, легированных сталей и сплавов. Сварку элементов больших толщин (до 40 мм и более) можно выполнять, используя узкую щелевую разделку кромок. Сварка неплавящимся вольфрамовым электродом в щель шириной 7 ... 9 мм может выполняться электродом с изогнутым на 20 ... 25 ° концом длиной 8 ... 12 мм.

Для обеспечения высокого качества стыковых соединений элементов малой толщины большое зна­чение имеют конструкция подкладок и плотность прижатия к ним кромок листов. Материал подкладок, а также форма и размеры канавок могут быть различными в зависимости от материала изделия, тол­щины свариваемых элементов и расположения шва. Так, например, при сварке тонколистовых элемен­тов из жаропрочных и коррозионно-стойких сталей используют медные подкладки с прямоугольными канавками, размеры которых приведены на рис. 2. Для обеспечения более полной защиты в канавку подкладки часто вводится струя защитного газа (рис. 3 и 8). Простейшее устройство для прижатия кромок к подкладке показано на рис. 4. Однако оно не обеспечивает достаточной равномерности дав­ления по длине, и для сварки тонких листов прижимы рекомендуется осуществлять в виде раздельных сегментов длиной 100 ... 150 мм. Сегменты крепятся к балке шарнира, зазор между ними должен быть не более 0,5 мм. Равномерности прижатия можно достигнуть постановкой между прижимной балкой 2 (рис. 6) и сегментами 1 пружин 3 или резиновых прокладок (рис. 5) с регулировочными винтами, одна­ко чаще всего Прижатие каждого сегмента осуществляют пневматическим или гидравлическим устрой­ством. С целью максимального приближения к стыку прижимных пластин последние должны быть скошены вблизи шва с некоторым притуплением (рис. 7) и иметь ширину плоскости поджима не более 5 ... 7 мм. В этом случае сила поджима, приходящаяся на 1 см длины свариваемого листа, должна быть 750 ... 800 Н. Кроме того, желательно иметь боковое усилие, прижимающее стыкуемые кромки друг к другу. В настоящее время у нас и за рубежом создано много различных установок для односторонней сварки

тонколистовых элементов встык в защитной среде. Для обеспечения надежности качества соединения в таких установках стремятся автоматизировать операции возбуждения дуги, заварки кратера, контроля давления зажимов (при уменьшении давления на 50 % сварка прекращается) , длины дуги и расхода газа.

На рис. 9 показано приспособление диафрагменного типа с клавишными прижимами. Приспособле­ние состоит из жесткого каркаса, на верхнем основании которого закреплен ложемент б с подкладкой 2. Поджим свариваемых кромок осуществляется раздельно для каждого листа через набор прихватов 3, укрепленных на балках 4. Давление на прихваты передается пневмокамерами 1 и 5 и регулируется ре­дуктором. Установка и зажатие листов производятся в такой последовательности: поворотом эксцен­трикового валика 7 из подкладки выдвигаются фиксаторы 8, после чего до упора в них справа заво­дится листовая заготовка и зажимается подачей воздуха в камеру 5. Затем фиксаторы убираются; до упора в кромку правой заготовки устанавливается левая заготовка и зажимается подачей воздуха в камеру 1. Этим достигается легкая и точная установка заготовок по ручью подкладки и совмещение стыка свариваемых кромок с плоскостью перемещения электрода сварочной головки.

Автоматическую сварку кольцевых швов тонких обечаек обычно производят на распорных кольцах с подкладками. Типы распорных колец могут быть различными. На рис. 10 и 11 (лист 28) показаны распорные кольца пневмошлангового и рычажного типов. Подкладки на распорных кольцах должны быть быстросъемными и иметь канавки для формирования обратной стороны шва Места разъема под­кладок рекомендуется оформлять, как показано на рис. 10 и 11. Подкладное кольцо с разъемом другого типа показано на рис. 12. Иногда в канавку кольцевой подкладки подается защитный газ. Для прижа­тия кромок тонких обечаек можно применять стяжные кольца (ленты) (рис. 13).

Применение различных активных металлов требует защиты зоны шва не только в момент расплав­ления, но и в процессе нагрева и охлаждения. Улучшение защиты обратной стороны шва может осуще­ствляться постановкой в подкладку уплотнения из резины (лист 29, рис. 14) или подклейкой лент из га­зонепроницаемого материала (рис. 15) с подачей в эти "карманы" защитного газа. Форма подкладок 1 (рис. 16, а, б, в) с каналами а для подачи защитного газа может быть различной в зависимости от типа соединения, причем иногда для увеличения скорости охлаждения. Прижатие свариваемых листов 2 осуществляется медными пластинами J и J с медными охлаждаемыми водой трубками 4. Для улучше­ния защиты шва с верхней стороны применяют специальное сопло с дополнительной камерой (рис. 17, 19). Сварочная горелка 1 (рис. 19), подвешенная на оси 2, с помощью пружины 3 прижимает своим мундштуком 5 с направляющим выступом 6 камеру 4 к изделию 7, поворачивающемуся со скоростью сварки. Наблюдение за дугой производится через защитное стекло 8.

Более совершенная защита сварного соединения обеспечивается применением герметичных камер с инертной атмосферой, создаваемой после откачки воздуха. Сварка производится или вручную через рукава 3 (рис. 18, д) и резиновые перчатки 4 (рис. 18,6), вмонтированные в стенки камеры 1, или с по­мощью автоматической головки, расположенной в камере. Наблюдение за процессом сварки ведется через смотровое окно 2. Сварку деталей больших размеров выполняют в обитаемых камерах с конт­ролируемой атмосферой, в которых сварщики работают в скафандрах.

Дуговую точечную сварку в защитном газе с применением специальных насадок на сопло целесооб­разно использовать для прихватки и сварки нахлесточных (рис. 20, а), угловых тавровых (рис. 20, б) со­единений деталей толщиной до 6 мм.