Таким образом, этот первый слой является технологическим, т. е. полностью перевариваемым при наложении последующих слоев. Второй слой со второй стороны также должен свариваться строго по оси первого слоя. При такой технологии почти полностью устраняются условия, способствующие возникновению дефектов в первом слое. При сварке всех слоев, кроме первых двух (при двусторонней сварке с обеих сторон), можно использовать разнообразные методы, повышая производительность за счет увеличения количества металла, вводимого в сварочную ванну за единицу времени. К ним относятся сварка двумя и большим числом дуг, сварка на увеличенном вылете, сварка с присадочной проволокой, укладываемой в разделку или подаваемой в зону дуги в процессе сварки, сварка с добавкой крупки, железного порошка, окатышей, рубленой проволоки, гранулированной присадки и наполнителей в любом другом приемлемом для данного назначения виде. Выбор того или иного метода повышения количества вводимого в шов за единицу времени присадочного металла зависит от конкретных условий и должен быть определен технологом.

Рис. 37

Угловые швы, выполняемые под флюсом, могут быть однослойными и многослойными, сплошными и прерывистыми. Коэффициент формы такого шва лежит в пределах 1,5-1,1; при меньшем значении коэффициента резко возрастает вероятность образования кристаллизационных трещин. Сборку элементов с угловыми швами ведут по той же схеме что и при стыковых швах. В основном применяют прихватки и технологические швы. Эти швы при сварке тавровых соединений, как правило, выполняют со стороны обратной наложению первого и рабочего шва. Со стороны первого шва в этом случае накладывают небольшое число прихваток. Прихватки и технологические швы переваривают в процессе сварки рабочего шва. Непосредственно перед сборкой металл в местах, указанных на позициях IV п V рис. 31, освобождают от загрязнений всех видов. Для предотвращения протекания металла в зазор при величине его более 2 мм со стороны, обратной наложению первого шва, сваривают беглый шов, заделывают зазор огнестойкими материалами с последующей засыпкой его флюсом и прочее.

При зазорах до 2 мм сварку ведут на весу . Угловые швы сваривают в положениях, показанных на рис. 37, где: а - симметричная лодочка; б - несимметричная лодочка; в - не в лодочку ; г - с оплавлением кромки. По условиям формирования и возможности выполнения однослойных швов большого сечения .аучше сваривать в лодочку (табл. 13). Для увеличения глубины проплавления по месту сопряжения деталей (эффективной глубины проплавления) рекомендуется производить сварку в несимметричную лодочку , а при сварке не в лодочку несколько сдвигать электрод в сторону вертикально расположенного элемента. Сварка угловых швов с оплавлением кромки возможна при толщине верхнего элемента до 8 мм.

Для угловых швов необходимость сварки многослойных швов определяется плохим формированием металла при достижении сварочной ванной некоторой критической для данных условий массы. Исходя из этой предпосылки, в один слой можно сваривать швы, катеты которых не превышают величин, приведенных в табл. 13.

13. Катеты угловых швов, мм

Положение сварного соединения и электрода в пространстве

Диаметр проволоки, мм

< 2,5

18x18

13x13

Прочность углового шва определяется его длиной, задаваемой конструкцией узла, и расчетной высотой шва, определяющей слабое место, по которому може произойти разрушение соединения-, и прочностью металла шва.

Угловые швы при сварке под флюсом формируются за счет присадочного металла, заполняющего угол между соединяемыми элементами и образующего его внешнюю часть, и проплавления основного металла, составляющего внутреннюю его часть. Абсолютная величина этих участков и доля их участия в образовании расчетной высоты углового шва зависят в основном от режима сварки (рис. 38, табл. 14). Частным случаем является угловой шов таврового соединения с полным проплавлением стенки. Выполнение таких швов технологически затруднено из-за сложности обеспечения полного провара по всей длине

элемента как при однослойных, так и при многослойных швах. При многослойных швах, кроме того, возникают трудности, обусловленные неблагоприятной формой проплавления при сварке первого слоя и трудоемкостью удаления шлаковой корки. При сварке с полным проваром стенки возрастает вероятность слоистого растрескивания. Следует обратить внимание конструкторов на нетехнологичность таких швов и на то, что их можно применять только в случае необходимости, подтвержденной практикой эксплуатации.

Примечание. В таблице указаны максимальные катеты прн нормальной форме шва при том же сечении, но вогнутой форме поверхности они будут больше, а при выпуклой - меньше.

а) Рис. 38

5-0,ПКр]п--1ПЬ S0,56Kp:п--1,1Ь Sa; Ь>а

6) в) г)

Zb >а д)

В случае необходимости при автоматической сварке однослойным двусторонним швом можно обеспечить провар стенки толщиной до 14 мм - одним электродом и 18 мм - двумя электродами. За счет скоса кромки можно обеспечить полный провар стенки соответственно при толщине ее 17 и 21 мм. При большей толщине стенки необходимо переходить к выполнению многослойных швов с разделкой кромок вертикального элемента.

14. Расчетная высота шва в зависимости от условий сварки

Условия сварки

Проволока диаметром 3-5 мм, сила тока > 550 А*

Тип шва

Эффективная глубина проплавления S

Расчетная

высота шва b

Соотношение катетов швов,

выполненных по данному варианту и вручную, имеющих одинаковую расчетную высоту

0.56 К

Проволока диаметром 1,4-2,5 мм, сила тока 250-500 А*

0,27 К

1,1 К

0,9 К

К = 0,64 к

/Ср = 1,56 К

/( = 0,77 К

Проволока диаметром < 1,4 мм, сила тока < 250 А*2

0,7 К

Кр = 1.28 К

Кр = К

* Режим применяют только при автоматическом процессе.

*2 Режим характерен для полуавтоматической сварки; возможна автоматическая сварка.

/С - катет шва, выполненного по Данному варианту.

р - катет равнопрочного шва, выполненного вручную покрытыми электродами.

Увеличение линейной скорости выполнения шва, так же как и для стыковых швов, ограничивается некоторым критическим значением. В закритическом диапазоне наблюдается образование подрезов и зоны несплавления. Из-за специфических условий формирования углового шва, связанных с геометрией соединения, критическая скорость в рассматриваемом случае значительно ниже, чем при сварке стыковых швов. Практика показывает, что при сварке даже несколькими электродами в общую ванну критическую скорость нельзя повысить больше чем до 100 м/ч. При сварке в раздельные ванны fKopocTb может быть несколько увеличена. При полуавтоматической сварке она не превышает 70 м/ч, что связано с физиологическими возможностями человека.

Значительный объем работ, выполняемых при сварке под флюсом, приходится на долю слабонагруженных угловых швов. Минимальные размеры таких швов назначают исходя из технологических соображений в зависимости от толщины и марки основного металла. Режимы сварки должны гарантировать нормальное формирование, надлежащую стойкость против образования дефектов и необходимые и достаточные механические свойства металлов шва и зоны влияния. При сварке слабонагруженных швов необходимо обеспечить стабильное качество сварных соединений. При несоблюдении этих условий и необходимости проведения большого объема работ по ремонту швов неоправданное снижение их сечения приведет не к повышению, а к снижению производительности, увеличению расхода сварочных материалов и электроэнергии и к снижению качества выпускаемой продукции.

Значительное повышение культуры производства на отечественных заводах и монтажных площадках, улучшение методов проектирования и изготовления

сварных конструкций позволяют рекомендовать снижение размеров слабонагруженных угловых швов до величин, показанных на рис. 39 и приведенных в табл. 15,

При работе на автоматах с постоянной скоростью подачи проволоки и скоростью сварки вместо катетов шва можно контролировать их сечение. Данные, показанные на рис. 39 и в табл. 15, относятся к двусторонним поясным и другим слабойагруженным швам, сваренным автоматом и полуавтоматом под флюсом электродной проволокой диаметром 1,4 и более мм на стали с пределом текучести до 40 кгс/мм включительно и эквивалентом углерода до 0,45%. Для сталей с пределом текучести более 40 кгс/мм минимальные размеры слабонагруженных швов устанавливаются при разработке технологии их сварки.

Эквивалент углерода определяется из зависимости

(Mn + Si) , (Cr-fNi-fV) (Cu + Mo)

r Г С Г

Подсчет ведется для среднего марочного состава стали. Уменьшение катетов швов в пределах, предусмотренных на рис. 39 и табл. 15 , не снижает несущей способности элементов. При сварке электродной проволокой

15. Размеры слабонагруженных угловых швов

К, мм

О го 20 30 40 50 ВО 70 80 90 S.mM

Рис. 39

диаметром менее 1,4 мм в конструкциях, свариваемых или эксплуатируемых при температуре ниже -.40° С, катеты угловых швов следует повышать на 1 мм при толщине металла до 40 мм включительно и на 2 мм при толщине металла > 40 мм. При сварке в лодочку все слабонагруженные швы можно выполнять в один слой. При сварке не в лодочку все швы с катетами более 9 мм переходят в разряд многослойных (см. табл. 13). Очевидна рациональность выполнения швов при положении в лодочку .

Уменьшение катетов шва ниже 4 мм для металла толщиной 6 мм нерационально как с точки зрения качества шва, так и производительности процесса.

Если в условиях данного производства не удается гарантировать качество угловых швов при размерах, указанных на рис. 39 и в табл. 15, то эти размеры должны быть увеличены до значений, при которых обеспечивается стабильное качество.

Сварка под флюсом широко применяется при выполнении рабочих угловых швов. Размеры таких швов определяют расчетом в зависимости от типа шва и режима сварки. Допускаемое напряжение определяют обычно исходя из допускаемого напряжения основного металла.

Размеры угловых швов изменяются в широких пределах, что определяет технологическую необходимость выполнения не только однослойных, но и многослойных расчетных швов.

Однослойные расчетные швы. В один слой можно выполнять швы, размер которых оговорен в табл. 15. Расчет угловых швов, выполняемых под флюсом проволокой сплошного сечения, ведут исходя из величин

га а

о ч о

га о а

3 m в я

o5ll

л f-я к ч о с 3 CQ

§ °

о: о

<u

=я о ч

я S 2 со

к ii

ю о я

§

is °

&°

о II

о я:

I-CN

3 11

(О о

=§11

си я

s о ч

я я о

к ч о с 3 ш

о: о

о - м

§11

ч Ч о

к я я

га а

CJ CU

3-я ( о

§

я я со га я

га и:

га н о

О I-о я я о я и о

о о к в-о а К

. га

g ё о С я

§У

а я ~ О) В i;

S о S

с -я - о о - W Ь;

к на о

ьёч5

н о 5 Э ч

л я

5 5 3 S IS5 .

W с; >> я f S & О

3 ч ч

- о о

.. 5 с я о 4° g ё

я с;ш я о

я с В

2 3 я g ira t

С g,CN co

biS*K)sini5

Рис. 40

(табл. 16), установленных на основе обработки обширных статистических данных. Расчет ведут по минимальному значению эффективной глубины проплавления (проплавление по месту сопряжения соединяемых элементов). Сварку выполняют в нижнем положении без колебания электродной проволоки и без введения дополнительного металла, на переменном токе или на постоянном токе при обратной полярности.

Величина катетов внешней части швов, имеющих одинаковую расчетную высоту, выполненных ручной дуговой сваркой и различными вариантами сварки под флюсом при сварке в лодочку и не в лодочку , приведена в табл. 16 и на рис. 40 (а - однослойный шов; б - многослойный шов), из которых следует, что при сварке под флюсом достигается существенное уменьшение сечения внешней части углового однослойного и многослойного швов и, как следствие, снижение времени, затрачиваемого на их выполнение, расхода материалов и электроэнергии. Снижение сечения расчетных однослойных швов может быть обеспечено за счет повышения прочностных характеристик металла этих швов. Однако повышение прочности металла шва по сравнению с прочностью основного металла дает возможность снизить сечение углового шва только до некоторых пределов, зависящих от конфигурации шва (см. рис. 38). Повышать прочность металла шва сверх определенных пределов бесполезно, так как слабым местом становится металл зоны влияния, по которому и происходит разрушение. Для вариантов, показанных на рт.38,г,д, любое повышение прочности металла шва бесполезно. Как указывалось выше (см. рис. 28), реальный предел текучести угловых однослойных швов существенно превышает предел текучести основного металла. При сварке проволокой

d = 3-т- 6 мм, силе тока /5= 550 А и 6 = 1,1К эффективно увеличивать реальный предел текучести металла швов по сравнению с пределом текучести основного металла на 10%, при d= 1,4 -г- 2,5 мм, / = 250 -ь 500 А и Ь - = 0,9К - на 18%, а при d < 1,4 мм, / < 250 А и - 0,7К - на 43% (Ь - расчетная высота шва, мм; К - катет шва, мм). Это же относится и к значению временного сопротивления. В большинстве случаев при введении прочностных показателей реальных механических свойств металла шва в расчет полностью исчерпываются возможности по рациональному снижению размеров однослойных угловых швов на стали с пределом текучести до 40 кгс/мм.

За счет учета реальных механических свойств металла шва можно обеспечить снижение размеров угловых однослойных швов по сравнению с данными, приведенными в табл. 18. Однако эти возможности для стали с пределом текучести < 40 кгс/мм в ряде случаев не удается реализовать, так как размеры швов, определенные по расчету, получаются меньшими, чем назначаемые по технологическим соображениям, и их приходится увеличивать до размеров последних. Для стали с пределом текучести > 40 кгс/мм действительную прочность однослойных угловых швов следует определять при разработке технологии их сварки.

Как указывалось ранее, к сварке угловых многослойных швов приходится прибегать в тех случаях, когда нельзя обеспечить качественное формирование шва заданного сечения при однослойной сварке.

Для обеспечения при многослойном шве, выполненном сваркой под флюсом, той же величины расчетной высоты, что и при однослойном, приходится увеличивать размеры его внешней части. Это обусловлено уменьшением величины эффективной глубины проплавления, которая в данном случае определяется размером первого слоя, а не всего шва (рис. 41, табл. 16).

Максимальное сечение шва, которое можно выполнять в один слой, как видно из данных, приведенных в табл. 15, зависит от положения шва в пространстве и режима сварки.

7 п/р. Ольшанского, т. 1