Технологія електричного зварювання
Залежно від взаємного розташування елементів, що зварюються розрізняють наступні види з'єднань.
Стикове з'єднання. Утворити стикове з'єднання можуть елементи однаковою (рис. 5-2, а) або різної товщини (рис. 5-2, б). Товщина металу необмежена. Якщо сполучають листи різної товщини, то на більш товстому з них роблять скіс з однієї або з двох сторін до товщини меншого листа. Якщо різниця в товщині сполучених елементів не перевищує 2-5 мм (в залежності від товщини зварюваного металу), скіс не виробляють. Різновидом стикового з'єднання є з'єднання з відбортовкою кромок (рис. 5-3), що застосовується при зварюванні металу товщиною до 3 мм.
Таврове з'єднання. Кут між полицею і стінкою може бути прямим (рис. 5-4), гострим або тупим. Поєднання товщини може бути різноманітне.
Нахлесточного з'єднання (рис. 5-5). Умовно до з'єднань внапуск відносять пакет з двох елементів (рис. 5-6). Нахлесточного з'єднання зазвичай утворюють з металу товщиною до 20 мм.
Кутове з'єднання. Кут між сполучаються деталями може бути прямим (рис. 5-7), гострим або тупим. Зрідка застосовують з'єднання впритул (рис. 5-8).
Стикове з'єднання в найбільшою мірою відповідає специфіці зварювання і забезпечує оптимальні умови передачі зусиль від одного елемента до іншого. При з'єднань внапуск створюються несприятливі умови для передачі зусиль, так як в результаті несоосности прикладання навантаження виникає згинальний момент. Крім того, збільшуються витрати металу і довжина швів. Нахлесточного з'єднання має дуже низький межа витривалості. До переваг нахлесточного з'єднання відносять значно нижчі вимоги до точності заготовки елементів, а при металі товщиною до 4 мм - також можливість зварювання без обробки кромок шляхом з'єднання аркушів в стані після прокатки.
Шов, що з'єднує деталі в стиковому з'єднанні, називають стикових, а в тавровому і з'єднань внапуск - кутовим. Кутові шви можуть бути суцільними або переривчастими. Переривчастий шов виконують окремими відрізками - шпонками або окремими точками. Відрізки переривчастого шва можуть бути розташовані один проти одного або в шаховому порядку (рис. 5-9). При з'єднань внапуск застосовують так званий прорізний шов. Він може бути суцільним (рис. 5-10, а, б), шпонковим або складатися з окремих точок-електрозаклепок (рис. 5-11). Суцільний прорізний шов характерний для електронно-променевого, шпонкові і електрозаклепочний - для дугового зварювання. При дугового зварювання шпонковий і електрозаклепочний шви можна виконувати (в залежності від товщини верхнього листа) з утворенням отвору перед зварюванням або без нього.
Розрізняють прямолінійні, кругові і спіральні шви і шви більш складної конфігурації.
Залежно від положення шва в просторі і розташування джерела нагріву по відношенню до зварювальних кромок розрізняють зварювання в нижньому, вертикальному, горизонтальному, стельовому і похилому положеннях. При дугового зварювання стикового шва в нижньому положенні з'єднуються деталі розташовують в горизонтальній площині (рис. 5-12, а), а при електрошлаковій процесі і дугового зварювання з примусовим утриманням рідкої ванни - у вертикальній площині (рис. 5-12, б). При виконанні кутових швів в нижньому положенні дуговим способом деталі мають у своєму розпорядженні так, як це представлено на рис. 5-12, в (зварювання в човник). При товщині верхнього листа до 12 мм можлива зварювання з оплавленням крайки.
При зварюванні в нижньому положенні електродний метал у міру його плавлення переноситься в зварювальну ванну зверху вниз (в напрямку сили тяжіння), а поверхню зварювальної ванни
займає горизонтальне положення. У цьому випадку створюються найбільш сприятливі умови для формування шва. Зварювання в нижньому положенні можна виконувати всіма способами зварювання плавленням. При зварюванні в нижньому положенні під флюсом нахил поздовжньої осі шва по відношенню до горизонтальної площини не повинен перевищувати 4 °, при інших способах дугового зварювання нахил може досягати 8-10 °.
Для сучасного рівня розвитку зварювальної техніки характерно виконання більшості швів в заводських умовах в нижньому положенні. Его досягається шляхом раціонального проектування конструкцій і застосування маніпуляторів або інших пристосувань, що дозволяють встановлювати деталі під зварювання всіх швів в зручному положенні. В умовах монтажу слід прагнути до виконання в нижньому положенні максимальної кількості швів, застосовуючи для цього укрупнювальне збирання та зварювальні маніпулятори.
При зварюванні у вертикальному положенні кромки з'єднувальних елементів розташовують вертикально на вертикальній площині. Перенесення додаткового металу в зварювальну ванну зазвичай здійснюється в напрямку, перпендикулярному до сили тяжіння (рис. 5-13, а). У зв'язку з зазначеними особливостями задовільний формування шва досягається тільки при невеликому обсязі зварювальної ванни. У цих умовах сили поверхневого натягу утримують рідкий метал від стікання. Зварювання у вертикальному положенні можна виконувати покритими електродами вручну або механізованим способом в захисному газі на режимах, що забезпечують малий обсяг зварювальної ванни. Зварювання ведуть, як правило, від низу до верху. Застосовується також зварювання зверху вниз.
Шляхом маніпуляцій електродом можна наблизити характер перенесення металу при зварюванні у вертикальному положенні до зварювання в нижньому положенні (рис. 5-13, б). Джерело теплоти при зварюванні у вертикальному положенні розташовують перпендикулярно у вертикальній площині або з невеликими відхиленнями від такого положення.
При зварюванні горизонтальних стикових швів кромки зварювальних деталей розташовані так, як показано на рис. 5-14. Перенесення металу в зварювальну ванну здійснюється перпендикулярно до напрямку сили тяжіння. Шляхом маніпуляцій кінцем електрода і відповідної обробки кромок в цьому випадку також прагнуть максимально наблизити характер перенесення металу до переносу в нижньому положенні.
При зварюванні кутових швів таврових і з'єднань внапуск в положенні не в човник перенесення металу в зварювальну ванну здійснюється під кутом 45 ° до напрямку сили тяжіння (рис. 5-15), т. Е. Зварювання в цьому випадку проводиться, по суті, в напівгоризонтального положенні. Така техніка виконання шва отримала назву зварювання в кут або похилим електродом.
Зварювання стикових і кутових швів в горизонтальному положенні виконують переважно покритими електродами вручну або механізованим способом в захисних газах. Зварювання кутових швів в положенні не в човник виробляють при перетині шва (або шару) не більше 40 мм 2. При більшому перетині спостерігається стікання металу на горизонтально розташований елемент. Сварка стикових швів в горизонтальному положенні під флюсом принципово можлива, але знаходить поки обмежене застосування через складність видалення шлакової кірки і поганого формування поверхневих шарів металу, пов'язаного з труднощами утримання шлаку і рідкого металу.
Створення високопродуктивного способу зварювання стикових горизонтальних швів є серйозною проблемою зварювальної техніки. Наявність таких швів неминуче при монтажі великих листових конструкцій.
При зварюванні в стельовому положенні зварюються кромки розташовують так, як зображено на рис. 5-16. Перенесення металу з електрода в зварювальну ванну здійснюється від низу до верху, т. Е. Проти сили тяжіння, що перешкоджає нормальному формуванню шва. Через складність ведення зварювання в стельовому положенні (шов розташований над головою зварника) і погіршення умов дегазації ванни (бульбашки газів, спливаючи, потрапляють в корінь шва) якість металу шва знижується. Зварювання в стельовому положенні виконують головним чином вручну покритими електродами, короткою дугою. Можлива сварка таких швів в захисних Газах. Зварювання 6 стельовому положенні, як правило, застосовують тільки при монтажі великих конструкцій, при зварюванні неповоротних стиків труб і при виконанні ремонтних робіт.
Крім нижнього, горизонтального і вертикального положень можливо похиле положення швів. Залежно від розташування крайок похилі шви можуть бути полупотолочнимі, полувертикальном і напівгоризонтального. Похилі шви всіх видів зварюють вручну покритими електродами і механізованими способами в захисних газах. Шви, розташовані під кутом від 45 до 80 ° до горизонтальної площини, можна зварювати електрошлаковим способом. Зварювання під флюсом при похилому положенні шва не застосовується.
При променевих способах зварювання можливе виконання швів у всіх просторових положеннях, але практичне застосування знаходить в основному зварювання в нижньому положенні.