Технология сварочных работ

     Углерод уменьшает стойкость швов к образованию горячих трещин, усиливает вредное влияние серы и фосфора. Критическое содержание углерода в шве зависит от конструкции узла, формы шва, содержания других элементов, предварительного подогрева.

     Способы повышения стойкости к образованию горячих трещин направлены на ограничение содержания в швах элементов, оказывающих отрицательное влияние, снижение уровня растягивающих напряжений, получение швов оптимальной формы с малой степенью их химической неоднородности.

     Стали с повышенным содержание углерода склонны к образованию малопластичных структур мартенситного типа в зоне термического влияния. Под воздействием сварочных и структурных напряжений может произойти разрушение малопластичного металла, этому способствует наличие в металле диффузионного водорода. Для предупреждения образования холодных трещин применяют способы, которые заключаются в устранении факторов, способствующих их возникновению.

     Технология изготовления сварочных соединений на сталях с повышенным содержанием углерода, имеющих более низкую стойкость к образованию трещин, должна предусматривать: 
- применение электродов, сварочной проволоки с низким содержанием углерода; 
- разделка кромок, применение увеличенного вылета, введение дополнительной присадочной проволоки и др., обеспечивающих минимальный переход углерода из основного металла в шов; 
- введение в шов элементов (марганец, кальций), способствующих образованию тугоплавких или изолированных округлых сульфидных включений; 
- применение оптимального порядка наложения швов, устранение излишней жесткости узлов, способов и режимов сварки, мероприятий, обеспечивающих минимальное значение напряжений; - выбор оптимальной формы шва и уменьшение химической неоднородности; 
- снижение диффузионного водорода (использование низководородных электродов, очистка кромок и проволоки, осушка защитных газов, прокалка электродов, порошковой проволоки, флюсов); 
- обеспечение замедленного охлаждения сварного соединения (применение многослойной, двухдуговой или многодуговой сварки, наплавка отжигающего валика, использование экзотермических смесей и др.).

     При сварке сталей с повышенным содержанием углерода основной металла тщательно очищают от ржавчины, масла, влаги, рыхлого слоя окалины и других загрязнений, так как они являются источниками водорода и могут вызвать образование пор и трещин. Очищать следует кромки и прилегающие к ним участки шириной не менее 10 мм, что делает более плавный переход к основному металлу и повышенную прочность шва при переменных нагрузках.

     Сборку под сварку деталей с повышенным содержанием углерода, как правило, выполняют с обязательным зазором, который зависит от толщины соединяемых деталей и должен быть на 1-2 мм больше, чем зазор при сборке элементов из хорошо свариваемых деталей. Свариваемые детали должны иметь разделку кромок при толщине металла 4 мм и более, что снижает переход углерода в шов. Учитывая высокую склонность к закалке, необходимо избегать прихваток малого сечения и длины. Перед наложением прихваток применять местный предварительный подогрев.

     Для сварки сталей с повышенным содержанием углерода (до 0,4%) можно применять те же сварочные материалы, что и для сварки низколегированных сталей, с некоторыми ограничениями. Для ручной сварки используют электроды с покрытием основного типа, обеспечивающие низкое содержание диффузионного водорода в наплавленном металле (марки УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, СЭОК-48 производства Спецэлектрод г.Москва).

     При механизированной сварке в защитном газе рекомендуют использовать проволоки марки Св-08Г2С, Св-09Г2СЦ или другие равноценные указанной, а также смесь углекислого газа и кислорода, при содержании кислорода до 30% или углекислый газ. Можно применять смеси газов на основе аргона с окислительными свойствами (70…75%Ar +20…25%СО2 +5%О2). Следует отдавать приоритеты проволоке диаметром 1,2 мм. При сварке сталей с повышенным содержанием углерода, прошедших термическую обработку или легированных одним или несколькими элементами (40Х, 38ХС, 45Г и др.), электродная проволока Св-08Г2С не обеспечивает требуемые механические свойства. В таких случаях для механизированной сварки применяют комплексно-легированные проволоки марок Св-08ГСМТ, Св-08ХГСМА, Св-08Х3Г2СМ и др.

     Автоматическую сварку под флюсом следует выполнять проволоками марок Св-08А, Св-08АА, Св-08ГА в сочетании с флюсами. Перспективно применение флюсов, обладающих хорошими сварочно-технологическими свойствами и высокой стойкостью к образованию трещин.

     Сварочные материалы должны соответствовать требованиям действующих стандартов и технических условий. Проволока должна быть без ржавчины и загрязнений, флюсы и электроды непосредственно перед использованием прокаливают при температурах, указанных в сопроводительной документации. Нужно применять сварочный диоксид углерода (углекислый газ); пищевой диоксид углерода допускается при условии дополнительной осушки.

     Режимы сварки должны обеспечивать минимальное проплавление основного металла и оптимальную скорость охлаждения. Правильность выбора режимов сварки, обеспечивающих оптимальную скорость охлаждения, можно оценить замером твердости металла сварного соединения, которая не должна превышать 350 НV.

     Сварку ответственных узлов выполнять не менее, чем в два прохода. Сварные швы должны иметь плавный переход к основному металлу. Частые обрывы дуги, ожоги основного металла и вывод кратера на основной металл недопустимы.

     После сварки необходимо обеспечить замедленное охлаждение сварных соединений. Для этого сваренный узел накрывают теплоизоляционным материалом, помещают в специальный термостат и применяют послесварочный нагрев.

     Сварку ответственных конструкций из сталей с повышенным содержанием углерода, узлов с жестким контуром и т.п. выполняют с предварительным подогревом. Температура предварительного подогрева обычно находится в пределах 100-4000С. Чем выше содержание углерода и легирующих элементов и больше толщина свариваемых элементов, тем выше температура предварительного подогрева.

______________________________________________

       Керосино-кислородные резаки конструктивно отличаются от обычных газовых, так как для получения высокотемпературного пламени необходимо превращение жидкости в парообразное состояние. Этот процесс происходит в передней части корпуса резака за счет тепла, получаемого вспомогательным подогревом или механическим распылением керосина кислородом. В последнем случае испарение керосина происходит в мундштуке.

     Конструкцию керосино-кислородного резака рассмотрим на модели РК-62 (рис.110). Такие резаки могут работать с применением пропано-бутановых смесей, но для этого нужно удалить оплетку с инжекторной трубки. Производительность резака при этом уменьшится. В зависимости от толщины разрезаемого металла в головке резака устанавливают различные внутренние мундштуки.

Рис. 110 Керосино-ислородный резак РК-62: 1-нутренний мундштук; 2-наружный мундштук; 3-головка; 4-труба ржущего кислорода; 5-асбестовая оплетка; 6-махоичок режущего килорода; 7-вентиль для керосина; 8-трубка подачи керосина; 9-рукоятка; 10-трубка для кислород; 11-корпус резка; 12-трубка подогревающего кислорода; 13-маховичок для регулироания подачи горючего; 14-щиток; 15-испаритель; 16-инжектор; 17-смесительная камера; 18-подогреающее сопло.

________________________________________

 
 
 
^ Рис. 43. Переносная машина для кислородной резки «Микрон-2»

 
     Переносная газорезательная машина «Микрон-2» (рис. 43) предназначена для механизированной кислородной прямолинейной резки листовой низкоуглеродистой стали толщиной от 5 до 100 мм одним или двумя резаками, вырезки деталей с радиусом большой кривизны, вырезки фланцев и дисков. Большая скорость перемещения (100-4000 мм/мин) обеспечивает высококачественную скоростную (смыв – процесс) и плазменно-дуговую резку. Машина состоит из двух основных частей: самоходной тележки 2, перемещающейся по поверхности листа металла, и блока электропитания 4, соединенного с самоходной тележкой гибким соединительным кабелем 3. Блок подключен к сети сетевым кабелем 5. 
 
     На машине установлены два малогабаритных резака 1 инжекторного типа. Тележку направляют с помощью уголка, гибкого или жесткого рельса, циркуля или обрезки. Для вырезки фланцев и дисков служит циркульное устройство. Рабочее давление до 0,8 МПа, ацетилена – 0,01-0,1 МПа, подводимое напряжение к блоку электропитания 220 В, к машине – 24 В. 
 
     Машина может резать полосы шириной 330 мм и фланцы диаметром 300-3000 мм. Масса машины с блоком электропитания 21 кг. Габаритные размеры машины (мм) длина – 400, высота – 236, ширина – 220. 
 
    Переносная газорезательная машина МГП-2 предназначена для ацетилено-кислородной резки низкоуглеродистой стали толщиной от 5 до 300 мм. Машина может отрезать полосы, раскраивать листы, вырезать фланцы и делать V-образный скос кромок под сварку. Машина оснащена двумя резаками, но может работать и с одним резаком. Она применяется в заготовительных цехах, на ремонтных, монтажных и строительных площадках. 
 
     Машина состоит из следующих основных частей (рис. 44): ведущего механизма ^ 1, неподвижной державки 14, подвижной державки 16, газового коллектора 10 и резаков 11. На корпусе ведущего механизма 1 закреплен корпус 9 со штангой. По штанге 8 перемещается подвижная державка резака 16. На крышке с электрочастью 2 прикреплена рукоятка 5, служащая для переноса машины и направления при резке вручную по разметке. В нижней части рукоятки прикреплен ролик 3, являющийся третьей опорной точкой машины. Разъем 4 служит для подводки питающего кабеля. Ручка 7 потенциометра служит для плавного изменения скорости передвижения тележки. Машина включается тумблером 6. По высоте резаки устанавливаются маховичком 12, а фиксируются гайкой 13. От брызг жидкого металла и нагрева защищает щиток 15.  
 
 
 
^ Рис. 44. Переносная газорезательная машина МГП-2 
Машина имеет две ступени регулирования скорости: от 1,5 до 6,3 и от 5,33 до 25 мм/с. Скорость регулируют заменой сменных шестерен и потенциометром. Газовый коллектор служит для подачи газов к двум установленным на машине двухвентильным резакам.

Используемая литература:

1. Соколов И.И. Газовая сварка и резка металлов: Учебник для среднего ПТУ.-3 издание.
2. Полевой Г.В. Газопламенная обработка металлов: Учебник для студентов учреждений профессионально образования.
3. Никифоров Н.И. Справочник молодого газосварщика и газорезчика.