Особенности сварки толстого металла

Особенности сварки толстого металла

Для изделий из толстого металла применяют в основном электродуговую и электрошлаковую сварку. У них высокая производительность, имеют малую область нагрева, соответственно создают небольшие внутренние напряжения, не требуют дорогостоящих расходных материалов.

Электрошлаковая

В электрошлаковой сварке электротоком нагревается шлак, который расплавляет находящийся рядом металл и защищает шов от окисления и насыщения водородом. Технология позволяет производить только вертикальные швы снизу вверх. Отклонение от вертикали допускается в пределах 30 градусов.

С двух сторон свариваемых толстых листов из металла устанавливаются медные пластины-ползуны, которые охлаждаются водой. Между свариваемыми листами оставляется зазор. Обработка стыков не требуется.

Стыки и ползуны образуют сварочную ванну. При внесении в нее электрода шлак разогревается, металл начинает плавиться, сваривание происходит без создания дуги.

По мере образования шва ползуны передвигаются вверх. Все происходит за один проход. Сварить можно толстый металл до 60 см. Шов должен образоваться за один проход иначе возникают неустранимые дефекты. Технология позволяет пользоваться электродом различной формы.

Электродуговая

Сварка металла большой толщины (20 мм и более) из-за невозможности проварить за один проход всю толщу изделия имеет свою специфику. Кромки свариваемых поверхностей нужно подготовить.

Для этого кромки стачиваются под углом. При соединении деталей в сечении должна получиться буква V. Иногда, одну кромку стачивают под углом, а вторую ступеньками. Между свариваемыми деталями оставляют зазор, в верхней части должна получиться канавка шириной 10-15 мм и больше.

Ширина канавки зависит от толщины металла. При сварке металла разной толщины край более толстого стачивается до сечения тонкого.

При сварке встык и наличии пересекающихся швов возникают напряжения, приводящие к деформации и даже разрушению изделия. Особенно это сильно проявляется при низких температурах, когда металл теряет свои пластические свойства.

Жесткое закрепление деталей в оснастке также вызывает чрезмерные напряжения. К этому же приводят и длинные швы с большим сечением.

Сваривать толстый металлический лист требуется так, чтобы время между наложением последующих слоев было минимальным. Во избежание напряжений необходимо следующий шов прокладывать по горячему слою. Толщина слоев должна находиться в пределах 4-5 мм, это обеспечит достаточный прогрев.

При сваривании толстого металла из-за большой глубины сварочной ванны увеличивается вероятность образования пор. Чтобы этого не произошло, применяется каскадный способ сварки или метод «горка».

Во время сварки возникает поперечная усадка, которая может достигать 4 мм при толщине металла 40-50 мм. При сварке толстых листов необходимо делать прихватки длиной 2-3 см через каждые 30-50 см.

Для уменьшения напряжений, можно выполнять работу двумя сварщиками одномоментно. Прогрев толстого металла до 150-200 ⁰C также снижает внутренние напряжения, замедляет кристаллизацию, что приводит к более длительному времени выделения газов и соответственно уменьшению количества пор.

Виды швов и методы их наложения

Швы по положению и типу соединения делятся на несколько видов, от которых зависят настройки сварки.

По положению в пространстве делятся на:

  1. горизонтальные;
  2. вертикальные;
  3. потолочные;
  4. нижние.

Они могут соединяться внахлест, встык, кроме этого бывают тавровые и угловые соединения. Существует несколько методов наложения швов при сварке толстого металла.

Способы наложения

Метод сварки толстого металла каскадом заключается в следующем: весь участок разбивается на отрезки по 20 см. Сначала проваривается самый нижний участок, который называется корневым. Его длина примерно 20 см. Поверх корневого внахлест, не прерывая дуги, делают новый слой. Его общая длина будет 20 +20=40 см.

Лучше всего метод сварки понятен на схеме. Он применяется к толстым металлам, когда толщина листа более 20 мм. При таком способе сварки слои накладываются на неостывший металл, что позволяет уменьшить деформации и внутренние напряжения.

Сварка толстого металла горкой подобна каскаду, только работают два сварщика от середины к краям шва.

Они варят каскадом по длине и по ширине. Задача состоит в том, чтобы при накладывании следующего слоя место контакта было горячим.

Длина

Швы подразделяют на короткие длиной до 25 см, средние – до 1 м, и длинные – свыше 1 м. Короткие прокладывают за один проход.

При сваривании толстого металла приходится делать несколько слоев – по одному за каждый проход, так как каждый последующий слой становится все шире, то сварщик делает зигзагообразные или спиралевидные движения поперек шва. Таким образом, оплавляются кромки свариваемых деталей.

Такая технология обычно применяется при стыковом соединении толстого металла. Средние и длинные швы накладываются с использованием способов каскада и горки.

При сварке угловых и тавровых соединений применяют многослойный многопроходный двусторонний шов. Сначала формируется корневой шов. Затем поверх него прокладывается второй слой со смещением к одному из стыков, потом третий со смещением ко второму стыку с его оплавлением.

Четвертый идет поверх второго слоя, оплавляя кромку детали. Пятый проходит рядом с четвертым, а шестой слой поверх третьего, оплавляя кромку второй детали. Седьмой слой накладывают поверх четвертого, пятого и шестого слоев.

С обратной стороны шва на первый слой и кромки изделия наносится восьмой завершающий слой.

Параметров сварочного аппарата

Уменьшение сварочного тока уменьшает глубину сварочной ванны и наоборот. Ширина же ее практически не изменяется. Требуемая сила тока зависит от толщины металла и диаметра сварочного электрода. Повышение напряжения приводит к увеличению ширины шва, а глубина провара при этом уменьшается.

От скорости перемещения электрода при прочих равных условиях зависит глубина провара. Она увеличивается при скоростях до 40 м/час, а потом уменьшается. Ширина шва с увеличением скорости уменьшается постоянно.

Работа с толстым металлом требует большей подготовки для сварщика. Шов всегда получается многослойным. Прежде чем браться за такую сварку, необходимо освоить основные технологические приемы.

Основные способы сварки толстого металла. Классификация сварных швов по способу наложения

Для сварки толстого металла в основном используются два метода – электрошлаковый и электродуговой. Оба этих метода позволяют получить качественный шов и не требуют дорогостоящих дополнительных материалов.

Электрошлаковая сварка

Электрошлаковая сварка (ЭШС) позволяет сваривать металлические детали толщиной до 60 см. Принцип ЭШС состоит в том, что в зазор между торцами двух свариваемых металлических деталей помещают шлаковую массу. Эта масса расплавляется электрической дугой, создаваемой между электродом и металлическими деталями. После расплавления шлака дуга гаснет, а через шлаковую массу протекает ток, который при правильно подобранных параметрах сварки равномерно нагревает сварочную ванну до высоких температур.

В шлаковую массу добавляется присадочный материал, который плавится вместе со шлаком и краями соединяемых деталей. Поскольку расплавленный металл тяжелее шлака, то он опускается вниз зазора и там застывает. Расплавленная масса же поднимается вверх. В результате этого процесса происходит сварка вертикального зазора.

Для того чтобы расплав не вытекал за пределы зазора, сбоку с двух сторон ставятся специальные пластины – ползуны. Они охлаждаются водой и постепенно перемещаются вверх.

Схема электрошлаковой сварки

Существует три метода осуществления ЭШС:

  1. В расплав непрерывно подается присадочный электрод, который расположен в горизонтальной плоскости.
  2. Используются пластинчатые электроды, которые заменяют собой ползуны. Благодаря перекрытию зазора, создается эффективный расплав, что позволяет соединить зазоры деталей без добавления присадки.
  3. Объединение первых двух методов. При этом используются пластинчатый и плавящийся электроды.

Преимущества и недостатки ЭШС

Основные достоинства ЭШС:

  • защита шва от воздействия атмосферы жидким шлаком;
  • малая чувствительность процесса к изменению величины тока и даже его кратковременному прерыванию;
  • сварка толстого металла за один проход;
  • возможность сваривать необработанные торцы деталей;
  • малый расход электроэнергии и дешевизна шлаков;
  • высокий КПД.
  • возможна сварка только вертикальных швов или швов под острым углом к вертикали;
  • при прерывании процесса возникают дефекты, которые нельзя исправить;
  • шов имеет крупнозернистую структуру, что ограничивает применение изделия при низких температурах (шов становится ломким);
  • для организации ЭШС необходимо иметь довольно большое количество приспособлений.

Оборудование

Для выполнения операций ЭШС используются автоматы или полуавтоматы. Второй тип оборудования используется редко, так как вручную перемещать тяжелое оборудование по вертикали для человека довольно трудно.

Автоматы для ЭШС обычно включают:

  • автоматически двигающийся сварочный аппарат с медными ползунами;
  • источник питания;
  • устройства подачи флюса и проволоки;
  • систему управления.

В зависимости от конструкции автоматы для ЭШС могут быть подвесные или самоходные (рельсового или безрельсового типа).

Электродуговая сварка

Электродуговая сварка (ЭДГС) представляет собой вид неразъемного соединения деталей, получаемого путем плавления металла электрической дугой, возникающей при подаче на электрод и металл напряжения от источника тока. При воздействии на соединяемые детали такой дуги образуется сварочная ванна из расплавленного металла, после остывания и застывания которой формируется шов, соединяющий детали.

При сварке изделий большой толщины (более 20 мм) с помощью ЭДГС невозможно проварить всю толщину изделия. Поэтому в этом случае используется многослойное наложение швов. Перед тем как начать сварку толстого металла, требуется подготовить его торцы. Чаще всего кромки торцов стачиваются под некоторым углом. Между деталями оставляют зазор.

При выполнении первого корневого (соединительного) шва используется тонкий электрод толщиной в 1-3 мм. Его использование позволяет зафиксировать детали и избежать прожога.

Последующее заполнение сварочного шва осуществляется электродом большего диаметра. При этом слой должен прокладываться по неостывшему предыдущему слою. Толщина слоя для достаточного прогрева не должна быть больше 4-5 мм.

Классификация ЭДГС

ЭДГС бывает следующих типов:

  • ручная;
  • полуавтоматическая;
  • автоматическая.

При ручной ЭДГС сварщик вручную перемещает электрод, в результате чего образуется сварной шов. При полуавтоматической сварке присадочная проволока подается автоматически, а электрод передвигается вручную. При автоматической сварке и проволока, и электрод передвигаются автоматически.

Читайте также  Технология сварка труб горизонтальных стыков

Оборудование

Наиболее распространенным является ручная ЭДГС. При выполнении такого рода сварки используются:

  • сварочный аппарат;
  • ручной инструмент сварщика;
  • приспособления для облегчения сварки.

Сварочный аппарат является, в первую очередь, источником питания для электрической дуги.

В качестве источников питания при ЭДГС используются сварочные трансформаторы, выпрямители (инверторы) или генераторы.

Сварочный трансформатор предназначен для понижения напряжения сети в более низкое напряжение горения дуги и обеспечения необходимого тока. Сварочные выпрямители состоят из понижающего трансформатора и полупроводникового выпрямителя. Они питают дугу постоянным током. Генераторы обеспечивают питание электродуги путем преобразования механической энергии в электрическую.

Кроме источника питания, в состав сварочного аппарата входят электрод, держатель для электрода и провода, подключающие источник питания к сварочной ванне. Электрод обычно представляет собой присадочный материал с обмазкой, предназначенной для защиты сварочной ванны от воздействия внешней атмосферы. Держатели для электрода бывает винтового или зажимного типа.

Примерная стоимость электрододержателей на Яндекс.маркет

В качестве приспособлений сварщик должен использовать защитную маску, которая фильтрует УФ- и ИК-излучения дуги, респиратор и специальную одежду. Кроме того, в качестве ручного инструмента сварщику положено иметь молоток, зубило, металлическую щетку.

Сварные швы

При сваривании толстостенных деталей могут возникнуть поры или трещины. Для их предотвращения при сварке применяют методы:

  • «горка»;
  • блочный;
  • каскадный.

В первом случае вначале на участке стыка в 200-300 мм формируют слой №1. После очистки его от окалины на него наваривают слой №2, который в 2 раза длиннее первого. Далее отступают на 200-300 мм от начала слоя №2 и наваривают слой №3. Таким образом заполняют весь сварочный шов швами с двух сторон от слоя №1.

При сварке металла толщиной от 20 мм используется каскадный метод. По сути, этот метод является разновидностью метода «горка». В этом случае весь шов делится на отрезки в 20 см. Сначала проваривается самый нижний участок в 20 см. Затем поверх первого слоя кладется второй слой длиной 40 см. Поверх второго слоя кладется третий слой длиной 60 см. Таким образом укладывают слои до заполнения шва над участком №1. После этого от участка №1 варят короткие швы в обе стороны. Благодаря этому, зона сварки будет все время нагрета, и там не образуются трещины.

При блочном методе шов сначала варят по отдельным участкам (блокам), а промежутки между ними заваривают до окончания завершения сварки всего шва.

Особенности сварки труб с толстыми стенками

Трубы с толстыми стенками используются в различных областях народного хозяйства и промышленности. Например, в трубопроводе «Турецкий поток» используются трубы с толщиной стенок в 39 мм, а в трубопроводах высокого давления могут использоваться трубы с толщиной стенок до 52 мм.

Если толщина стенок труб превышает 20 мм, то сварка таких труб может осуществляться с использованием слоев с увеличенной толщиной. Такой метод позволяет увеличить прочность соединения на 10-15%. При этом сварка таких труб должна осуществляться одновременно 2 сварочными аппаратами – один из них наносит обычный слой, а второй – толстый слой.

Как показал опыт, уже имеются результаты по сварке стыков с увеличенной толщиной слоя, при которых стыки в 45 мм были сварены за 3 прохода при толщине одного слоя в 15 мм. При этом стык имел два типа скоса кромок, один из которых Y-образный, а другой – двухступенчатый.

Качественная сварка толстого металла

Сварка толстого металла основана на методе многослойного шва, при котором элементы должны накладываться на кромки стыков с применением особых технологических процессов. Существует несколько приемов для осуществления сварки металла с толстыми стенками, где предусматривается технологическая подготовка кромок и некоторые тонкости при соединении изделий со стенкой от 20 мм и выше.

В месте соединения двух деталей необходимо оставить зазор там, где будет проходить электрод.

  1. Как подготовить кромку: особенности
  2. Сварка толстостенного металла
  3. Метод сварки «горкой»
  4. Метод сварки «каскадом»: нюансы
  5. Использование сварки «блоками»
  6. Дуговая сварка соединений
  7. Преимущества и недостатки дуговой сварки
  8. Правильная сварка угловых стыков

Как подготовить кромку: особенности

Перед началом сварки заготовок, какое бы сечение ни имел бы материал, кромки необходимо подготовить, тщательно подходя к этому вопросу:

  • первую кромку нужно сточить под U — образную форму;
  • под ступенчатый профиль стачивается другая кромка.

Предварительная подготовка перед сваркой толстого металла необходима, так как без нее соединение невозможно.

В верхней части стыкуемых деталей, в месте введения электрода, необходим зазор в 1-1.5 см и больше, а внутри плоскости его не должно быть.

Сварка толстостенного металла

При сварке металла с толстыми стенками существует несколько технологий:

  • последовательное наложение шва горкой;
  • наложение в виде каскада;
  • последовательная или параллельная накладка блоками.

Метод сварки «горкой»

Первоначальный шов накладывается на зазор между деталями, используя для работы электрод сечением 5 мм. Накладываемый элемент должен составлять 1/3 толщины металла, который подвергается обработке.

После снятия окалин и брызг на первостепенный элемент накладывают второй. Размер общей высоты обоих швов будет равен 2/3 толщины.

Следуя первым двум принципам, создавая «горку», накладывается и третий слой. В этом случае толщина наваренного компонента такая же, как и сечение металла.

Накладывая четвертый элемент, выравнивается пространство, которое образовалось между кромкой и горкой.

Метод сварки «каскадом»: нюансы

Применяя этот метод, наложенный шов будет иметь несколько другой вид:

Варианты сварных соединений.

  • перед тем как начать основной стык, накладывают корневой шов длиной около 20 см;
  • следующий стык, имеющий длину в 40 см, как бы наползает на первый, при этом 20 см будут являться корневыми для третьего шва, а остальные 20 будут наползать на первый;
  • 20 см третьего шва также будут корневыми, 20 лягут на корневой шов второго, и оставшиеся 20 будут располагаться сверху первого и второго шва;
  • третий закрывается четвертым, который имеет такую же длину в 60 см и переходит на корневой участок второго шва.

Если при каскадной сварке использовать полуавтомат, то качество получается намного лучше, чем при ручном методе.

Использование сварки «блоками»

Если нет возможности использовать сварочный аппарат с полуавтоматом, то метод каскадной сварки легко изменить на блочный метод накладки швов.

При использовании блочного варианта сварка металла выглядит так:

  • сварка металла начинается с корневого шва;
  • поверх корневого шва наваривается следующий, который является промежуточным. Длина его составляет расстояние меньше, чем у первого шва.
  • сверху промежуточного шва укладывается последующий, который выходит на поверхность толстого металла, длина его практически равна длине корневого шва.

Дуговая сварка соединений

Также сварка толстых металлических изделий может производиться дуговым методом. Возникновение дуги происходит от прикасания электрода к свариваемому месту. Здесь нужны опыт и практика, так как если промедлить с отрывом электрода от металла, то его конец «примерзнет», из-за того, что он под воздействием сильной подачи тока имеет способность расплавляться.

Во время возникновения дуги мастеру необходимо постоянно держать нужную длину дуги, также нельзя допустить обрыва дуги, и по мере плавки электрода его нужно опускать.

Бывает так, что сварка внезапно прекращается и дуга обрывается. Ее нужно зажечь снова, но уже впереди места, где произошел обрыв на неоплавленном металле, а потом только переносят на шов и заново плавят место обрыва дуги, так как там образовался кратер. Тем самым можно добиться непрерывистого сварного шва.

Чтобы заполнить шов расплавленным металлом, электрод нужно двигать вдоль шва, а чтобы обеспечить полученный шов необходимой шириной, и для плавки кромок изделия электрод двигается поперек.

Если нужно наплавить стык в виде валика, движения совершают вдоль, не отклоняясь от шва. При наплавке валика ширина стыка будет на 2 мм шире самого электрода. Во время работы электрод двигают вдоль шва, соблюдая равномерность и определенное напряжение тока.

Схема движения электродов.

В последнее время широко стали применять ручную скоростную сварку с применением метода опирания. Принцип этого метода в том, что толстообмазанный электрод плавится быстрее, чем обмазка, и это приводит к образованию козырька из обмазки.

После образования козырька электрод упирают на свариваемое место и без колебаний ведут его по всему шву, что в результате дает прекрасный шов. Таким способом совершается более глубокая проварка, в отличие от обыкновенного наложения шва, что дает более высокую производительность.

Преимущества и недостатки дуговой сварки

Плюсы ручной дуговой сварки, которая производится электродом при температуре до 60000°С и концентрированном нагреве, в отличие от газовой и водородной сварки, в том, что у нее большая скорость, маленькая температурная зона, небольшая деформация.

К недостаткам относят:

  • невозможна регулировка глубины проплавки металла, нет возможности контролировать скорость расплавки электрода, что приводит к ухудшению качества стыка при сварке тонких металлов;
  • затрачивается много времени на обучение квалифицированных сварщиков (около 2-х лет);
  • образование шлаков с тыльной стороны стыка при использовании односторонней сварки.

Правильная сварка угловых стыков

При проведении сварочных работ бывает, что свариваемые изделия из толстого металла расположены под углом. Когда сваривают изделия, расположенные под углом, расплавленный металл стекает.

Чтобы такого не происходило, сварку в нижнем расположении рекомендовано совершать в «лодочку», а свариваемый материал располагают в таком положении, чтобы шлаки не стекали перед дугой, но нужно учесть то, что не всегда представляется доступной установка детали в нужном расположении.

Читайте также  Технология сварки труб с разделкой кромок

Если нижнюю плоскость при угловой сварке располагать горизонтально, то может произойти непровар вершины угла или кромки. Если начать сварку с вертикального расположенного листа, то не проварится нижний лист. Из-за того, что расплав стечет вниз, поверхность нижнего листа будет как следует не прогрета. По этим причинам сварка этих стыков начинается с зажигания дуги на плоскости расположенной снизу.

Угол расположения электрода должен иметь по отношению к плоскости листа 45°, нужно немного наклонять его при сварке к одной и другой стороне переменно.

Соединение углов не в «лодочку» производят однослойным швом до 8 мм, а при толщине стыка большей величины накладывают от двух слоев и больше.

При выполнении углового шва, состоящего из многих слоев, сперва накладывают валик, сечением около 4 мм, который обеспечит глубокий провар корня. Учитывая поперечное сечение шва, нужно определиться с числом проходов. Эта величина составляется по отдельности для каждого слоя и равна 30-40 мм квадратных.

Сварка толстолистового металла

Сварка толстого металла, разумеется, отличается от технологии, применяемой при соединении тонкостенных заготовок. Ведь процесс сварного монтажа толстостенных заготовок основывается на формировании многослойного шва, элементы которого накладываются на стыкуемые кромки с помощью особых технологических приемов.

И в этой статье мы рассмотрим и упомянутые технологические приемы, с помощью которых осуществляется сварка металла большой толщины, и технологию подготовки стыкуемых кромок и прочие нюансы стыковки деталей с толщиной стенки от 2 сантиметров и более. Надеемся, что эта информация поможет вам разобраться с довольно сложным процессом сварки толстостенных и толстолистовых деталей.

  1. Подготовка кромок
  2. Сварка толстостенных труб и толстолистовых заготовок
  3. Сварка «горкой»
  4. Сварка «каскадом»
  5. Сварка «блоками»

Подготовка кромок

Под термином «заготовка с толстыми стенками» или «толстолистовая заготовка» в сварочном деле понимают изделия с толщиной стыкуемой кромки в 20 миллиметров и более.

Разумеется, перед сваркой заготовок, такие кромки готовят особым образом, а именно:

  • Во-первых, стачивают первую кромку под U-образный профиль.
  • Во-вторых, стачивают вторую кромку под ступенчатый профиль.

Без такой предварительной подготовки сварка толстолистового металла электродом любой толщины практически невозможна. Причем по наружной плоскости (в верхней части, со стороны введения электрода) стыкуемых деталей между кромками должен образоваться зазор в 10-15 миллиметров и более, а по внутренней плоскости (в нижней части) зазор должен быть практически нулевым.

Если вы не ошибетесь с габаритами кромок, то вы можете рассчитывать на двойной прирост производительности труда сварщика (повысится скорость наложения шва) и на 25-процентную экономию присадочного материала (электродов или проволоки).

Сварка толстостенных труб и толстолистовых заготовок

При стыковке толстостенных заготовок используются следующие технологии заваривания зазора между деталями:

  • Техника последовательного наложения швов горкой
  • Техника последовательно наложения швов каскадом.
  • Техника последовательного или параллельного наложения швов блоками.

И далее по тексту мы рассмотрим все три процесса.

Сварка «горкой»

Первая технология – формирование шва «горкой» — основана на следующей схеме сваривания:

  • На дно зазора между деталями накладывают первый шов, используя для этих целей 5-миллиметровый электрод. Толщина шва в данном случае должна равняться одной трети от толщины свариваемого металла.
  • После сбоя окалины и удаления брызг, от одной стенки зазора к другой, поверх первого шва, накладывается второй. Общая высота стыковочного шва (первого и второго) в данном случае равняется двум третям от толщины металла.
  • Руководствуясь аналогичным принципом, сварщик накладывает на очищенную от окалины и брызг «горку» второго шва третий слой расплавленного металла. Толщина шва в данном случае равняется толщине металла.
  • Последним, четвертым по счету швом, заваривают пространство между горкой и кромками торцов заготовок.

Сварка «каскадом»

В данном случае схема наложения швов выглядит несколько иначе:

  • В самом начале накладывается корневой шов, длина которого будет не более 20 сантиметров.
  • Далее накладывается второй шов, длиной 40 сантиметров, наползающий на первый. Причем 20 сантиметров второго шва будут корневыми, а следующие 20 см – наползут на первый шов.
  • Следующий – третий шов, имеет длину 60 сантиметров. Из которых 20 сантиметров будут корневыми, еще 20 улягутся на корневую часть второго шва и следующие 20 расположатся поверх первого и второго швов, заполняя 20-сантиметровый участок на всю толщину стыка.
  • Четвертый шов имеет аналогичную длину — 60 сантиметров. Он закрывает третий шов и выходит на толщину металла над корневой частью второго шва.

Проще говоря: швы накладываются ступеньками, образуя каскады. И крайние 20 сантиметров третьего и последующего швов выходят на толщину свариваемой заготовки.

Причем каскадная сварка полуавтоматом толстого металла или толстостенной трубы получается намного лучше, чем ручной вариант этого процесса.

Ведь мерные 60-сантиметровые швы лучше всего получаются при непрерывной подаче присадочного металла в зону сварочной ванны.

Сварка «блоками»

Если под руками нет полуавтоматического сварочного аппарата, то каскадную технологию можно преобразовать в блочный вариант наложения швов.

И в данном случае технологический процесс сварки толстостенной заготовки будет выглядеть следующим образом:

  • В первую очередь заваривают участок корневого шва.
  • Далее над корневым швом наваривают второй, промежуточный шов, длина которого будет чуть меньше габаритов первого шва.
  • Поверх второго (промежуточного) шва накладывают третий – выходящий на внешнюю поверхность металла на длине, лишь немного отстающей от габаритов корневого шва.

Далее сварку продолжают четвертым корневым швом, пятым промежуточным швом, наползающим на первый, и шестым, накладываемым встык со вторым. Словом, технология очень похожа на каскад. Только «соседние» швы не наползают, а стыкуются друг с другом.

В итоге, воспользоваться блочной технологией можно даже в том случае, когда вместо присадочной проволоки используется короткий, прутковый электрод.

Как варить полуавтоматом толстый металл

Как варить полуавтоматом толстый металл: расход газа и толщина проволоки

С самого появления сварочных полуавтоматов так повелось, что ими варят тонкий кузовной металл, там, где справиться обычным электродом не под силу. И правда, полуавтоматическая сварка, отлично справляется с заготовками небольшой толщины, оставляя очень красивое соединение.

Но что делать, если нужно варить полуавтоматом толстый металл? Неужели полуавтомат и проволока не способны заварить металл толщиной 5 и более миллиметров. Как осуществляется сварка полуавтоматом толстого металла, читайте в этой статье migmagsvarka.ru.

Как варить полуавтоматом толстый металл

Сварка полуавтоматом массивных изделий осуществляется в соответствии с ГОСТ 14771-76. Чтобы получить хороший провар металла и обеспечить тем самым наилучшую прочность сварных соединений, очень важно правильно подготовить кромки металла, а также подобрать нужную величину сварочного тока.

Не менее важно выбрать и проволоку подходящего диаметра, которой можно было бы варить толстый металл. Также нужно отнестись с особым вниманием к количеству подаваемого углекислого газа в зону сварки. Его должно быть достаточно для проведения сварочных работ.

Для сварки толстых металлов потребуется достаточно мощный полуавтомат, который смог бы выдать полноценные 250 Ампер сварочного тока. Также потребуется углекислый газ и проволока. Для сварки толстого металла полуавтоматом предпочтительно использовать сварочную проволоку типа Св-08Г2с или другую, которая была бы предназначена для сварки углеродистых сталей.

Диаметр проволоки, также нужно выбирать как можно больше. Но однозначно то, что для сварки толстого металла нужна будет сварочная проволока диаметром более 1 мм. Лучше отдать предпочтение сварочной проволоке 1,6 мм, которая поставляется в катушках весом до 18 кг.

Какой расход газа должен быть при сварке полуавтоматом

После того как величина сварочного тока подобрана нужно будет выставить давление углекислого газа на выходе из редуктора. Для сварки толстого металла вполне достаточно будет порядка 10-12 литров углекислоты в 1 минуту.

Как было сказано выше, чтобы получить прочное и надежное сварное соединение очень важно правильно подготовиться перед сваркой толстого металла. Для этого металл очищается от ржавчины и грязи, а также, пятен масла на поверхности.

На следующем этапе необходимо будет снять фаски со свариваемого металла. Фаски снимаются в соответствии с ГОСТ 14771-76. Правильное снятие фасок гарантирует хорошее проплавление толстого металла при сварке и гарантированно обеспечивает надёжность соединению.

При сварке толстого металла полуавтоматом очень важно знать, что не допускается выполнять всего один проход. Как минимум нужно три прохода с созданием облицовочного шва.

Процесс сваривания массивных заготовок полуавтоматом выглядит следующим образом:

  • Сначала металл подготавливается;
  • С металла снимаются фаски;
  • Заготовки фиксируются и соединяются прихватками;
  • Далее следует проваривание корневого шва;
  • Затем канавки между кромками заполняются металлом;
  • Выполняется облицовочный шов;
  • Полученное сварное соединение обрабатывается болгаркой с зачистным кругом.

Как видно, сварка толстого металла полуавтоматом достаточно сложный и трудозатратный процесс. Возможно, именно по этой причине полуавтоматическая сварка в основном и используется для того, чтобы варить кузовной металл и заготовки небольшой толщины. Однако варить толстый металл полуавтоматом можно, главное знать, как правильно это делается.

Технологические особенности сварки металлов в зависимости от материала

Сварка металлов изобретена людьми немногим позже, чем сама металлообработка. Уже древние кузнецы умели создать из отдельных железных изделий единое целое. Сегодня сварка составная часть современной цивилизации.

Ее используют на производстве, в быту, при изготовлении строительных конструкций и автомобилей, деталей механизмов, украшений. Выполняют под водой и в космическом пространстве.

Современные технологии позволяют достигать такой прочности полученного изделия, как если бы оно изначально было цельным.

Свариваемость металлов изучают профильные институты разных стран мира, а сварщик одна из самых востребованных сегодня рабочих профессий.

Основные понятия процесса

Задача сварки — создание неразъемного соединения деталей. Чтобы его получить, необходимо сдвинуть атомы, образующие металл настолько близко, чтобы начали действовать межатомные силы сцепления. Почему это происходит, какие при этом протекаю физические процессы, изучено достаточно слабо, но самим свойством пользуются давно.

Читайте также  Сварные фитинги для пнд труб 32 мм

Добиваются соединения тремя методами:

  1. Термическим, расплавляя металл самих соединяемых деталей, либо дополнительной присадки. Пример — распространенная дуговая и газовая, лазером, струей плазмы. Сюда относится и пайка.
  2. Термомеханическим, при котором изделия раскаляют, после чего сжимают либо выполняют проковку. Это самый древний способ, которым владели кузнецы уже пятого тысячелетия до Н.Э. Кроме ковки это диффузионная сварка, контактная, индукционно-прессовая.
  3. Механическим методом изделия сваривают, подвергая различным воздействиям без специального нагрева. Пример — ультразвуковые методики, соединения взрывом, трением, давлением.

Первый тип наиболее распространен на стройке, в быту. С ее помощью соединяют сталь, чугун, выполняют сварку цветных металлов и сплавов.

Второй и третий методы применяют на промышленных линиях, при серийных выпусках, а также для изготовления уникальных изделий.

Не зависимо от используемой методики, существует всего две разновидности процесса:

  1. Бесшовный, когда соединяется металл непосредственно самих деталей.
  2. С образованием шва. При этом применяют вспомогательные присадки. Они могут как точно соответствовать основному металлу, так и отличаться. Пример — соединение стали медным электродом, пайка оловом, все виды сварки с использованием плавкого электрода.

История

До второй половины XIX единственным методом сварных соединений была ковка, а также пайка. Кузнецы раскаляли и накладывали друг на друга заготовки, после чего били молотами. Разумеется, о надежности и точности говорить не приходилось.

[stextbox отличается тем, что при ней не происходит расплав кромок соединяемых деталей. Это своего рода «склеивание», где роль клеящего состава играет расплавленный металл.[/stextbox]

Настоящая революция сварочных процессов началась с открытием процесса электрической дуги. Для соединения деталей ее сумели применить русские инженеры. Методику дуговой сварки угольными электродами изобрел Н.Н. Бенардос, а спустя буквально несколько месяцев, Н. Г. Славянов сумел выполнить первое соединение металлов плавящимся электродом.

Настоящим сварочным бумом отмечен век XX. Французские инженеры изобрели газовую сварку, в 1956 г. токарь А. И. Чудиков сумел соединить вращающиеся на токарном станке детали трением. К концу 60-х люди узнали, как сварить металл лазером. Примерно тогда же появились промышленные аппараты плазменного напыления, сварка индукционная, диффузионная и пр.

Основные способы

На сегодня насчитывается более 150 различных способов сварных работ. Отличаясь деталями, все они входят в несколько основных категорий, которые мы вкратце рассмотрим.

Электродуговая

Наиболее распространенная на сегодня технология. Ее разделяют на два основных типа: неплавящимся и плавким электродом.

Оба они основаны на температурном воздействии вольтовой дуги. В первом случае задача как нагреть металл электросваркой решается с помощью тугоплавкого электрода из вольфрама. Сам он не плавится, а только образует дугу, формируя сварочную ванну из материала самих деталей либо с добавлением присадки.

Последнюю вносят рукой, как сварочный пруток, либо автоматической подачей, как тонкую проволоку.

Во втором варианте дуга образуется между свариваемым металлом и плавящимся электродом. Последний одновременно служит для формирования шва, который образуется струйным переносом его металла.

Для концентрации дуги, а также образования защитного слоя, металлический стержень покрывают слоем специальной обмазки. К обмазке так же добавляют ряд компонентов, перенос которых улучшает качество шва.

[stextbox синтетический рутил, основу обмазки большинства видов электродов, был получен при разработке технологии изготовления белой краски: титановых белил, в 50-х годах прошлого века. Сегодня этот метод является основным источником для электродной промышленности.[/stextbox]

Чтобы защитить расплав от окисления на сварочную зону через горелку подают поток газа. В зависимости от его свойств различают:

  1. Сварку в углекислом газе. Как правило ведут полуавтоматическими инверторами. Скорость сварки полуавтоматом в зависимости от толщины металла, диктует и необходимый объем подачи углекислоты. Таким способом сваривают тонколистовой металл, скажем, при ремонтах кузова автомобиля.
  2. Соединение в среде инертных газов аргона, либо гелия. К примеру, так варят трубопроводы из нержавейки, алюминия, специальных сплавов.
  3. Сварку в активном газе.

Оборудование, которыми ведут работы отличаются устройством, но как правило это различного типа трансформаторы и генераторы.

Методика дуговой сварки универсальна, позволяет как варить тонкий металл полуавтоматом, так и соединять толстостенные стальные трубы ручным способом.

Автоматическая под флюсом

Сварочный флюс представляет собой порошок из различных веществ. Его задача двойная:

  1. Защитить расплав металла от окисления.
  2. Внести в соединение вещества для усиления прочности стыка.

Процесс происходит следующим образом.

Предварительно подготовленные детали фиксируют на специальном стенде. После этого, на место стыка специальной трубкой подают слой флюса, образующего длинный холмик. За ней идет сварочная головка, образующая дугу. Далее может следовать еще одна трубка, засасывающая не использованный порошок флюса.

Работа ведется неплавящимся или плавящимся электродом. Флюс при этом частично расплавляется. Как отличить металл от шлака при сварке задача не ставится: после завершения работы, достаточно простучать шов, чтобы шлаковая корка, образованная расплавом флюса, отскочила.

Электрошлаковая

При сходстве технологии под флюсом, отличие процесса принципиально. Температура тут создается расплавом специального состава, куда помимо металла входит токопроводящий шлак.

Расплав поддерживается проходящим через него электрическим током. При этом, прогрев ведется сразу по всей длине соединения.

Металл образующий соединительный шов одновременно является плавким электродом, подающим ток в расплав. Это может быть проволока, пластина, либо трубчатый мундштук.

Постепенный нагрев и такое же плавное охлаждение исключает перекаливание изделия, не создает дополнительных напряжений.

Метод требует специфического оборудования и выполняется в заводских условиях. Зато, ему доступна сварка толстого металла, сразу на весь массив деталей.

Электронно-лучевая и плазменная, диффузионная и контактная

При различии методов и принципов соединений изделий все эти виды объединяет отсутствие вольтовой дуги (либо ее особая разновидность, как при сварке плазменной). Более того, при контактной технологии дуга нежелательна.

Электронно-лучевое соединение деталей впервые получили еще в 50-е годы. Процесс схож с соединением лазером, но вместо луча фотонов выступает направленный пучок электронов. Таким способом возможно, как соединять крохотные детали, размеры которых измеряются долями миллиметра, так производить сварку листового металла размером в десятки квадратных метров.

[stextbox требование процесса, специфическая особенность электронно-лучевой технологии — помещение соединяемых деталей в вакуум. Поэтому, этому типу сварки ученые пророчат будущее как основной технологии при сборке конструкций космических станций и кораблей.[/stextbox]

Сварка плазменная подходит для работы с тугоплавкими металлами. В отличие от электрической дуги, температура которой 6-7 тыс. градусов Цельсия, в потоке плазмы жар достигает 30000ºС. Кроме соединения, процесс позволяет выполнять напыление разнородных металлов.

Диффузная сварка основана на взаимопроникновении атомов металлов плотно сжатых, предварительно нагретых деталей. Этот процесс, называемый диффузией, дал название методу. Эффективен метод в сложных случаях, к примеру с его помощью выполняется сварка цветных металлов.

Сварка контактная также относится к соединению давлением. При сжатии деталей в месте контакта проходит импульс эл. тока, который обеспечивает связь.

Холодное сваривание деталей и индукционный способ

Основа холодной сварки: деформация соединяемых деталей. Иначе — холодная ковка. При всей привлекательности метода (отсутствие эл. тока) с его помощью удается соединять только неокисляющиеся детали.

Индукционный способ является полной противоположностью холодному. Детали греют, причем не пламенем или дугой, а высокочастотным электромагнитным полем. При этом сварные изделия из металла прогреваются на значительную глубину.

Способ технологичен, поэтому применяется, к примеру, на автоматизированных. трубопрокатных линиях.

Как свариваются разные металлы и сплавы?

Особым качеством металлов является такое понятие как свариваемость, то есть способность соединятся сваркой с помощью того, или иного метода. Зависеть она может от многих причин: химический состав, специфические свойства металла либо сплава, методика подготовки деталей под сварку и многое другое.

ГОСТ разделяет это свойство на следующие группы, свариваемые:

  • хорошо;
  • удовлетворительно;
  • ограниченно;
  • плохо.

Плохой свариваемостью отличается чугун, алюминий, высоколегированные стали. Основных препятствий два:

  • окисная пленка, препятствующая контакту;
  • наличие легирующих добавок, в частности углерода делающих шов хрупким и непрочным.

Свариваемость улучшают предварительной специфической подготовкой металла к сварке.

Особенно сложны в отношении свариваемости цветные металлы, каждый со своей спецификой.

Процедура

Хотя технология создания сварных соединений отличается, во всех случаях процесс начинается с подготовительных операций. Для дуговых методов это подготовка кромок под сварку, или как говорят, их разделка. Для холодной ковки — тщательная зачистка (вплоть до полировки) соединяемых деталей и т.п. Подготовка может включать очистку от грязи, обезжиривание.

Еще одно негативное явление, объединяющее все виды сварочных контактов — температурные деформации и напряжения.

Борются с этим по-разному. В некоторых случаях изделия заранее фиксируют струбцинами. Еще один распространенный способ — термическая обработка готового изделия: нагрев с последующим медленным охлаждением (отпуск).

В заключение

Мы рассмотрели далеко не все виды и способы сварки. Кроме того, постоянно развиваются существующие технологии, изобретаются новые.

При этом технологические решения диктуются задачами. В одном случае вопрос стоит как правильно сварить байпас из металла отопительной системы квартиры используя простейший ручной способ, в другом — создать сверхточное изделие для авиапромышленности. Соответственно подход требуется разный.

На смену существующим, неизбежно придут новые методы, более быстрые и надежные.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: