Файл: Котвицкий, А. Д. Сварка в среде защитных газов учебное пособие.pdf

надежно защитить металл от воздействия кислорода и азота воздуха.

В л и я н и е с к о р о с т и на п р о ц е с с с в а р к и :

при возрастании скорости-сварки коэффициенты на­ плавки и расплавления снижаются, уменьшаются также потери металла на угар, разбрызгивание и испарение;

площади сечения наплавки и проплавления заметно уменьшаются, причем площадь сечения наплавки Fн уменьшается быстрее, чем площадь сечения проплавления

Л,;

при повышении скорости сварки в металле шва повы­ шается содержание углерода и понижается содержание кремния;

при повышении скорости сварки прочностные свойства швов несколько повышаются, а пластические незначитель­ но снижаются’. Это связано с увеличением скорости ох­ лаждения металла шва и ухудшением газовой защиты.

О с о б е н н о с т и с в а р к и на п р я м о й п о л я р н о ­ сти:

при ручной дуговой сварке под флюсом, сварке в сре­

139

ратной полярности. Глубина проплавления уменьшается, поэтому этот способ используют для наплавочных работ; при сварке на прямой полярности содержание углеро­ да в металле шва уменьшается, а кремния и марганца увеличивается по сравнению со швами, выполненными на обратной полярности. Это связано с изменением соотно­ шения наплавленного и основного металла в металле шва; устойчивость горения дуги определяется ее разрывной длиной. При сварке в углекислом газе разрывная длина дуги на прямой полярности меньше, чем на обратной по­ лярности (табл. 46). При сварке проволокой диаметром 2 мм на токах 200—300. А на прямой полярности понижа­ ется стабильность, увеличивается (до 18%) разбрызгива­ ние; на токах 400 А разбрызгивание составляет около 8%, а при 500 А — 3—5%- Следовательно, процесс вести целе­

сообразно на повышенных токах.

В швах, сваренных на прямой полярности, содержание водорода в шве в 3—5 раз больше, чем в швах, сваренных на обратной полярности, а присутствие водорода снижа­ ет пластические свойства металла. Более высокая степень осушки углекислого газа уменьшает содержание водоро­ да в шве;

механические свойства многослойных швов, получен­ ных наплавкой на прямой полярности, одинаковые;

количество капель, переносимых через дугу в единицу времени при сварке на прямой полярности, значительно больше, чем при сварке на обратной полярности, поэтому увеличивается поверхность их контакта с газами, а следо­

140

вательно, может увеличиться и содержание водорода в жидком металле.

Снижение склонности к горячим трещинам, а также высокая производительность процесса сварки на прямой полярности позволяют рекомендовать ее главным обра­ зом для исправления дефектов в стальном литье и напла­ вочных работах. Как правило, сварку в среде углекислого газа ведут на постоянном токе обратной полярности бла­ годаря большей устойчивости процесса и повышению ка­ чества наплавленного металла.

На рис. 40, а, б показаны формы швов и направление кристаллизации металла шва.

Поверхность металла

Рис. 40. Форма шва и направление кристаллизации металла:

а — прн крупнокапсльном переносе, 6 — при мелкокапельном

Если в шве основной металл и присадочный (или эле­ ктродный) будут различны, то их соотношение даст хи­ мический состав шва, пропорциональный влиянию рас­ плавленного основного или присадочного металла. Эту за­ кономерность используют на практике. Например, чтобы предотвратить образование закалочных трещин, сварку металла с большим содержанием углерода ведут низко­ углеродистой проволокой с разделкой кромок.

Травлением макрошлифа выявляют зону переплавлен­ ного металла. Приближенно представляют, что на всей длине шва сохраняются эти соотношения площадей. Та­ ким образом, с небольшими погрешностями подсчитыва­ ют количество наплавленного, расплавленного или про­ плавленного металла в единицу времни. Зная площадь наплавки и диаметр электродной или присадочной про­ волоки, рассчитывают потребность проволоки (массу) в единицу времени или на 1 м шва по формуле

я <&■

+

4

141

где Fн— площадь поперечного сечения наплавленного металла, мм2;

I — длина шва, м;

у — плотность металла, г/см3; d — диаметр проволоки , мм; 1а— длина проволоки, м;

А — потери на угар и разбрызгивание, %• Металл, заполнивший шов до границ разделки, —это

н а п л а в л е н н ы й ме т а л л , его поперечное сечение со­

п р о п л а в л е н и я . Площадь ‘всего расплавленного метал­ ла в шве является площадью расплавления или суммой площадей проплавления и наплавки.

Для определения площади шва производят травление макрошлифа, а затем переносят его контуры на кальку и миллиметровку, подсчитывая сколько квадратных мил­ лиметров составляет площадь, ограниченная этим конту­ ром.

При различных способах сварки должно выдерживать­ ся определенное соотношение ширины шва к толщине ме­ талла или иначе коэффициент формы шва:

где ф — коэффициент формы шва; b — ширина шва (рис. 41);

h — толщина металла или глубина проплавления.

площадь на-

\$Р.м~площадь паспладленного металла

Рис. 41. Схема определения площади на­ плавленного -и расплавленного металла и коэффициента формы шва

142

элементов, и среднелегированные, содержащие от 3 до 8% легирующих элементов.

Низколегированные стали менее чувствительны к низ­ ким температурам в условиях эксплуатации. Хрупкость их проявляется при температурах ниже —40°. Широко применяются стали 10ХНД (СХЛ-4), 15СХНД (СХЛ-1, НЛ-2), 14ХГС, 09Г2. Применение низколегированных сталей позволяет экономить металл, повышает прочность и грузоподъемность конструкций, уменьшает их массу.

Рис. 42. Диаграмма для выбора рацмональных режимов при сварке в среде углекис­ лого газа

К среднелегированным сталям относятся стали 20ХГС, 25ХГС, ЗОХГС, ЗОХГСН. Эти стали после термообработки имеют высокую прочность и хорошо работают при зна­ копеременных нагрузках. Стали 20ХГС и 25ХГС свари­ ваются вполне удовлетворительно, для стали ЗОХГС необходим предварительный подогрев и упрочняющая термическая обработка (закалка и отпуск).

Качество сварного соединения и металла шва во мно­ гом зависит от способа и приемов сварки (изменение рас­ стояния, угла наклона и характера движения горелкой влияет на надежность защиты, скорость охлаждения ме­ талла и форму шва).

Перед началом сварки включают подачу защитного газа, регулируют его расход и в течение 20—30 с проду­ вают шланги.

Перед зажиганием дуги устанавливают рекомендуе­ мый вылет электрода. Зажиганце дуги при большом вы­

144