12 Рекомендации по выбору заготовок под сварку, видов и способов сварки (Раздаточный материал)

Выбор формы свариваемых элементов и способов сварки

1. Выбор формы и размеров свариваемых элементов.

Сварные изделия, как правило, изготавливают из проката (листа, труб, профилей), а также литых, кованых и штампованных элементов. При выборе размеров и формы свариваемых элементов необходимо учитывать следующее:

 - сечение, длина и количество сварных швов должны быть минимальными, что обеспечивает снижение тепловложения при сварке;

- предпочтение следует отдавать прямолинейным и непрерывным швам;

- при выборе формы и расположения свариваемых элементов следует учитывать, что стыковые швы являются наиболее прочными;

 - форма и взаимное расположение соединяемых элементов должны обеспечивать удобство доступа сварочного инструмента в зону сварки;

 - необходимо избегать скопления и пересечения сварных швов в одном узле;

  - в зоне сварки не должно быть ступенчатых переходов по толщине (в противном случае возможно разрушение конструкции в результате концентрации напряжений)

- следует избегать укладки сварных швов в местах, претерпевших предварительную пластическую деформацию;

 - желательно обеспечивать симметричное расположение швов относительно центра тяжести сварного соединения;

- желательно, чтобы сварные швы не располагались в местах последующей механической обработки.

- размеры сварных заготовок должны обеспечивать возможность их термообработки в термических печах и обработки на металлорежущих станках.

Одним из показателей рационального выбора формы и размеров свариваемых элементов является уменьшение полезной массы, отхода материала, трудоемкости и себестоимости сварных заготовок.

Указанным рекомендациям соответствуют элементы простой геометрической формы: прямолинейные, цилиндрические, конические и полусферические с прямыми, кольцевыми, стыковыми и тавровыми соединениями между ними. При выборе сортамента материалов для изготовления сварного изделия следует отдавать предпочтение профилям и их сочетаниям. При этом необходимо стремиться к минимальному количеству типоразмеров и толщин свариваемых элементов.

2. Выбор вида и способа сварки.

Важнейшей задачей при проектировании сварных конструкций является правильный выбор вида и способа сварки в зависимости от металла свариваемых элементов, типа сварного соединения, конфигурация сварных швов, пространственное положение при сварке, производительности сварки, степени механизации сварочного процесса.

2.1.Металл свариваемых элементов.

2.1.1. Тепловое воздействие на свариваемый металл. 

Тепловое воздействие на свариваемый материал является одним из главных факторов, обусловливающих изменение его свойств в зоне сварки. Чем больше степень теплового воздействия, тем больше величина зоны разогрева, в пределах которой изменяются свойства металла (зона термического влияния), и тем хуже свойства сварного соединения. Поэтому, при сварке металлов, чувствительных к тепловому воздействию, необходимо стремится к уменьшению размеров зоны термического влияния. По степени уменьшения размеров зоны термического влияния основные виды и способы сварки можно расположить в следующей последовательности: электрошлаковая, газовая, автоматическая дуговая под флюсом, ручная дуговая покрытыми электродами, дуговая в защитных газах, контактная, плазменная, электронно-лучевая, лазерная. Такое расположение является условным, так как величина зоны разогрева зависит от толщины свариваемых элементов и режимов сварки.   

2.1.2. Защита свариваемого металла от влияния атмосферы

Качество сварного соединения в значительной степени определяется надежностью защиты сварочной ванны и максимально разогретой зоны от воздействия окружающей среды. Особенно важно правильно выбрать вид сварки при изготовлении сварной конструкции из материалов, свойства которых ухудшаются при незначительном насыщении газами из окружающего воздуха. Например, для таких металлов, как титан, ниобий, алюминий, магний, средне- и высоколегированных сталей предпочтительна дуговая сварка в защитных газах, а для молибдена и его сплавов – электронным лучом в вакууме. Углеродистые и низколегированные стали успешно свариваются всеми способами дуговой, плазменной и электрошлаковой сварки.

2.2. Тип сварного соединения, конфигурация сварных швов и пространственное положение при сварке.

Технологические возможности способов сварки определяют диапазон толщин, конфигурацию швов и их положение в пространстве. Ручная дуговая сварка покрытыми электродами позволяет выполнять швы любой конфигурации во всех пространственных положениях. Однако этот способ сварки применим для сварки коротких швов, что обусловлено необходимостью смены электродов в процессе сварки.

Механизированной дуговой сваркой под флюсом выполняются швы любой конфигурации, но только в нижнем положении (из-за возможности ссыпания флюса с поверхности свариваемого изделия в других пространственных положениях). Автоматическая дуговая сварка под флюсом применяется при сварке длинных прямолинейных и кольцевых швов в нижнем положении. Возможна механизированная и автоматическая сварка под флюсом в положениях, отличных от нижнего. Но в этом случае необходимо предусмотреть мероприятия, предупреждающие ссыпание флюса (например: специальные удерживающие флюс приспособления).

Электрошлаковой сваркой можно за один проход на толстолистовом металле выполнить стыковые вертикальные прямолинейные швы, а также кольцевые швы.

Стыковые соединения полос, проката круглого, прямоугольного, квадратного и профильного сечений, а также труб из сталей и цветных металлов и сплавов можно получить стыковой контактной сваркой. Для этих же целей иногда применяют газопрессовую сварку, качество которой в большинстве случаев не уступает контактной.

Тонколистовые нахлесточные соединения получают контактной точечной и шовной сваркой. Контактной точечной сваркой, как правило, выполняются связующие соединения, к которым не предъявляются требования герметичности. Шовной сваркой получают прочные и герметичные швы.

Особый случай представляют конструкции с соединениями заготовок в труднодоступных местах, в глубоких узких пазах, внутри полостей малого диаметра, между рядом расположенными ребрами жесткости и т.п. Такие соединения сваривают ручной дуговой сваркой. Если доступ к обратной стороне соединения невозможен – электронно-лучевой сваркой, обеспечивающей одностороннее глубокое проплавление свариваемых элементов за один проход.

2.3. Производительность сварки.

Одним из главных показателей современного технологического процесса является его производительность. По степени уменьшения производительности основные способы сварки можно ориентировочно расположить в следующей последовательности: электрошлаковая (при толщинах свыше 50 мм), контактная точечная и шовная, автоматическая дуговая под флюсом, автоматическая и механизированная дуговая в защитных газах, ручная дуговая, газовая

2.4. Степень механизации сварочного процесса.

Производительные способы сварки, как правило, являются автоматическими или механизированными, поскольку при применении мощных источников теплоты формирование сварного шва, а также подача большого количества присадочного материала возможно только при механизации процесса.

При выборе оптимального способа получения сварных соединений, как правило, требуется проводить сравнительный анализ возможных вариантов способов сварки и их технологических показателей, ориентировочно представленных в табл. 4С.

Таблица 4С

НУ, СУ, ВУ – низко- , средне- , высокоуглеродистые стали соответственно; НЛ, СЛ, ВЛ - низко- , средне- , высоколегированные стали соответственно; СЧ – серый чугун.

Классификация швов по протяженности:

1. Короткие (длина шва меньше 250 мм)

2. Средние (длина шва от 250 до 1000 мм)

3. Длинные (длина шва более 1000 мм)

5