Выбор вида (способа) сварки
Важнейшей задачей при проектировании сварных конструкций является правильный выбор вида сварки в зависимости от марки металла свариваемых элементов, типа сварного соединения, конфигурация сварных швов, пространственного положения при сварке, производительности сварки, степени механизации и автоматизации сварочного процесса.
Назначение вида сварки в значительной степени определяется свариваемостью материала заготовок, степенью ответственности изделия производительностью сборочно-сварочного процесса. Так, для сварки толстолистовых конструкций из стали всех марок и некоторых цветных сплавов широко применяют дуговую и электрошлаковые сварки. В производстве тонколистовых конструкций из сталей и цветных сплавов для нахлесточных соединений наиболее распостранены точечная и шовная контактная сварки. Изготовление заготовок из алюминиевых, магниевых, титановых сплавов и высоколегированных сталей требует надежной защиты зоны сварки от взаимодействия с газами атмосферы, которая обеспечивается в условиях дуговой сварки под флюсом, аргонодуговой и электронно-лучевой сварок.
Тепловое воздействие на 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 режима сварки.
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 и электрошлаковой сварки.
При выборе вида (способа) сварки необходимо учитывать их технологические показатели (Приложение 1; табл.4.1) и конструкторско-технологические признаки проектируемой летали.
Таблица 4.1
Технологические показатели способов сварки плавлением
| Способ сварки. Коэф- фициент наплавки Кн, Г/Ач | Рекомендуемые свариваемые материалы | Рекомендуе-мые толщины, диаметры, сечения | Тип соедине-ния | Пространствен-ное положение | Характер швов | ||
| Термический класс (сварка плавлением) | |||||||
| Ручная дуговая сварка Кн = 7 - 12 | НУ,СУ,ВУ,НЛ,СЛ,ВЛ стали; СЧ (ремонт); Цветные металлы - Cu, Al и их сплавы (редко) | Толщина 2-20 мм | Все типы | Любое | Короткие швы любой конфигураци | ||
| Автоматическая дуговая сварка под флюсом Кн = 18 - 20 | НУ, СУ, ВУ, НЛ, СЛ, ВЛ стали | Толщина 3-60 мм Диаметр более 30 мм | Все типы | Нижнее | Средние и длинные, пря-молинейные и криволинейные (например – кольцевые) | ||
| Сварка в СО2 плавя-щимся электродом Кн = 18 - 20 | НУ, СУ, НЛ стали | Толщина 1-30 мм | Все типы | Любое | Все типы швов | ||
| Сварка в Аr, He плавя-щимся электродом Кн = 18 - 20 | НУ,СУ, НЛ стали (редко, т.к. дорого); ВУ, СЛ, ВЛ стали; Цветные металлы -Ni, Cu, Al и их сплавы; Тугоплавкие металлы - Тi, Mo, Zr и их сплавы | Толщина 1-20 мм | Все типы | Любое | Все типы швов | ||
| Сварка в Аr, He неплавя-щимся W электродом | НУ,СУ, НЛ стали (редко, т.к. дорого); ВУ, СЛ, ВЛ стали; Цветные металлы -Ni, Cu, Al и их сплавы; Тугоплавкие металлы - Тi, Mo, Zr и их сплавы | Толщина без присадки 0.3-3 мм; с присадкой 2-10 мм | Все типы | Любое | Все типы швов | ||
| ЭШС (электро-шлаковая) Кн = 28 - 32 | НУ и НЛ стали; Al и его сплавы | Толщина: электродами 20-450 мм плавящимся мундштуком 20-2000 мм | Стыковое | Вертикальное | Длинные прямоли-нейные и кольцевые | ||
Примечание: НУ, СУ, ВУ – низко- , средне- , высокоуглеродистые стали соответственно; НЛ, СЛ, ВЛ - низко- , средне- , высоколегированные стали соответственно; СЧ – серый чугун.
Ручная дуговая сварка покрытыми электродами позволяет выполнять швы любой конфигурации во всех пространственных положениях.
Механизированная сварка в защитных газах применяется швов любой конфигурации, во всех пространственных положениях, швов любой протяженности. Автоматизированная сварка в защитных газах применяется для изготовления длинномерных прямолинейных и кольцевых швов.
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. Электрошлаковой сваркой можно за один проход на толстолистовом металле выполнить стыковые вертикальные прямолинейные швы, а также кольцевые 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 выполняют ручной дуговой сваркой.
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.
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.