Каковы основные способы сварки применяемые в строительстве. Виды сварки в строительстве и виды сварных соединений

Газы применяемые при газопламенной обработке:

Кислород – при нормальных условиях имеет плотность 1,33 кг/м 3 , температура кипения –183 о С (90 К), из одного литра жидкого кислорода получается 860 л. при 1кг/см 2 Транспортируется в танках в жидком состоянии и в баллонах в газообразном при давлении 150 кг/см 2 , объем стандартного баллона 40 литров.(6000л. газа с баллона при нормальном давлении).

Горючие газы:(ацетилен, водород, СО, метан, пропан, пары керосина и бензина)

Ацетилен обеспечивает максимальную температуру пламени 3200 о С, но является взрывоопасным газом. Поэтому баллон емкостью 40 л. на заполнен пористой массой и ацетоном. Ацетилен имеет очень высокую растворимость в ацетоне и при давлении 16 кг/см 2 объем газа составляет – 5 м 3 . Ацетилен может быть получен и из карбида кальция по реакции:

СаС 2 + 2Н 2 О = С 2 Н 2 + Са(ОН) 2

В специальных ацетиленовых генераторах. Ацетилен при этом получается дешевле, но образующаяся известь загрязняет окружающую среду и этот способ в пределах населенных пунктов запрещен.

Защитные газы

Инертные в основном применяются аргон и гелий. Аргон сварочный марки А имеет чистоту > 99,99 % и влажность < 0,03 г/м 3 . Инертные газы транспортируются в баллонах в газообразном состоянии при давлении 150 кг/см 2 . Температура кипения аргона –185,5 о С, а гелия –268,9 о С (4 К). Поэтому аргон может поставляться на предприятия в больших количествах в жидком виде – в танках-газификаторах.

Активные в первую очередь СО 2 и ее смеси с кислородом или аргоном.

Углекислота имеет температуру кипения (сублемации) –78,9 о С и содержится в 40 литровых баллонах в жидком состоянии. В зависимости от температуры давление в баллоне меняется: –30 о С 14,5 ати; –10 26 ати; 0 35,5 ати; +20 58,5 ати.

В баллон заливают 25 кг жидкой углекислоты из которой получают примерно 12,5 м 3 газа. (расход газа на защиту около 10 л/мин или 0,6 м 3 /час) т е один баллон на 20 часов.

Сварочный углекислый газ при минимальном содержании влаги (в отличии от пищевого) обеспечивает хорошую защиту нормальные условия для протекания окислительно-восстановительные процессов при наличии повышенного содержания кремния и марганца в проволоке (Св-08Г2С).

Добавление 3…5 % кислорода к СО 2 снижает разбрызгивание металла примерно не 30 %.

При наплавке стеллитов используются смеси аргона с 7…12 % водорода. Это обеспечивает раскисление поверхности металла и хорошее растекание присадки.

СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Для получения неразъемных соединений деталей конструкций или соединений из металлов применяют сварку. По виду используемого источника энергии различают сварку газовую и электрическую. Работы по выполнению газовой или электрической сварки называются сварочными.

Газовая сварка

Газовая сварка - способ сварки металлических изделий с помощью газового пламени, которое образуется в результате сгорания смеси технически чистого кислорода с горючим газом. Кислород (О 2) - газ с массой, равной 1,33 кг/м 3 при давлении 9,810 Па (1 кгс/см 2), активно поддерживающий горение! Кислород обычно поставляется в стальных баллонах под давлением 15 МПа. Присоединение незначительного количества масла или жиров к кислороду приводит к самовоспламенению или взрыву. Поэтому кислородные баллоны необходимо предохранять от загрязнения маслом.

Горючие газы выделяют при интенсивном горении большое количество тепла. К таким газам относятся ацетилен, водород, метан, пропан. В качестве горючего газа используется преимущественно ацетилен, так как ацетиленокислородное пламя дает наиболее высокую температуру (3100-3200°С). Водородно-кислородная, бензинокислородная и другие виды газовой сварки применяются давно.

Ацетилен (С 2 Н 2) представляет собой газообразное химическое соединение уг­лерода с водородом. В чистом виде ацетилен взрывоопасен, поэтому при исполь­зовании его необходимо строго соблюдать правила техники безопасности. Тех­нический ацетилен получают разложением жидких углеводородов (нефти, ке­росина) термоокислителъным процессом природного газа. Однако в практике часто ацетилен получают на месте сварки в ацетиленовых генераторах из карби­да кальция (кускообразное вещество темно-серого или коричневого цвета с объемной массой 2,26 кг/дм 3) разложением его водой:

СаС 2 + 2Н 2 0 = С 2 Н 2 + Са(ОН) 2 .

В результате реакции из 1 кг технического карбида кальция получают при­мерно 235-285 л ацетилена. Для сварочных работ применяют генераторы ацети­леновые низкого (0,01 МПа) и среднего (0,01-0,15 МПа) давления.

При незначительных объемах сварочных работ ацетилен, растворенный в аце­тоне, доставляют в стальных баллонах. Растворенный ацетилен не дает паров воды, образует более горячее пламя и является взрывобезопасным.

Кислород и ацетилен по шлангам подводятся к сварочной горелке - устрой­ству для регулируемого смешения горючего газа и кислорода и сгорания смеси на выходе из мундштука горелки. Нагретый пламенем стык свариваемого метал­ла расплавляется (температура пламени 3000-315.0°С) и вместе с присадочным материалом (прутками, проволокой) образует сварочную ванну. Сварочное пла­мя (температура пламени 3000-3150°С) одновременно оплавляет кромки соеди­няемых деталей и вместе с присадочным материалом (прутками, проволокой) образует сварочную ванну (сварной шов). Возможно применение флюсов - сва­рочных порошков или паст для защиты металла от окисления и удаления обра­зующихся окислов при сварке. В качестве флюсов используют прокаленную буру, борную кислоту, кремнекислоту и пр.

Металлургические процессы при газовой сварке сопровождаются: испарени­ем металла, когда в процессе его нагрева до температуры, близкой к кипению, испаряются легирующие добавки (цинк, алюминий, магний, свинец), что вле­чет за собой изменение свойств металла; окислением, когда в результате окисле­ния железа и выгорания углерода шов получается пористым с пониженными механическими свойствами; раскислением металла сварочной ванны углеродом, окисью углерода, водородом, которые имеются в пламени газовой горелки или применением сильных раскислителей (кремния и марганца в виде флюса). Из­меняя соотношение кислорода и ацетилена, можно добиться нормального сва­рочного пламени (восстановительного), избыточного по кислороду (окислитель­ного) и избыточного по ацетилену (неуглероживающего).

Сварочное оборудование для газовой сварки состоит из баллонов кислорода, баллонов хранения или получения горючего газа, редукторов (для регулирова­ния давления газа), шлангов для подачи газа и горелки. Газовой сваркой выпол­няют нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные швы. Наиболее ча­сто газовую сварку применяют для стыковых соединений, реже - для угловых и торцевых. При этом в зависимости от движения горелки и присадочной прово­локи различают левую и правую сварку. Кроме того, сварные швы могут быть выполнены сквозным валиком и ванночкой при наложении швов в один и не­сколько слоев.

Газовая резка применяется при изготовлении металлических изделий. Приме­няют кислородную и кислородно-флюсовую резку металла.

Кислородная резка по назначению делится на разделительную (для вырезки заготовок, раскроя листов) и поверхностную (для раздела канавок на металле, удаления поверхностных дефектов). Эта резка основана на плавлении металла пламенем, которое образуется сгоранием какого-либо горючего газа в кислороде, и выполняется вручную резаком и на машинах полуавтоматического и автома­тического действия. Режущая струя кислорода с газом, касаясь нагретого метал­ла, окисляет и сжигает его верхний слой. Процесс окисления вызывает выделение большого количества тепла, которое расходуется на нагрев нижележащих слоев металла. Для кислородной резки пригодны горючие газы (ацетилен, коксовый газ) и жидкие материалы (керосин, бензин), дающие температуру пламени не менее 1800°С. Для резки металла используют горелки, конструкция которых от­личается от горелок для сварки.

Кислородно-флюсовая резка применяется для раскроя хромистых и хромоникелевых сталей и заключается в том, что в струю режущего кислорода подают порошкообразный флюс (железный порошок), который при сгорании выделяет дополнительное количество тепла, способствующего расплавлению тугоплавких материалов.

Газовая сварка мало механизирована и выполняется обычно вручную. Она применяется в основном для сварки тонкостенных (0,1-6 мм) изделий из стали, чугуна, меди, алюминия, всевозможных сплавов. Для сварки толстых деталей можно использовать другие, более дешевые и удобные виды сварки. Газовая свар­ка дает удовлетворительное качество шва, однако при этом способе нередки слу­чаи коробления свариваемых деталей вследствие нагрева большого объема ме­талла. Преимущества газовой сварки: портативность и невысокая стоимость ап­паратуры. К недостаткам относятся: высокая стоимость работ и взрывоопасность. Поэтому газовую сварку при возможности заменяют дуговой электросваркой.

Электрическая сварка

Электрической сваркой называется способ сварки металла, при котором источ­ником теплоты для получения необходимой температуры является электричес­кая энергия. Электрическую энергию в тепловую можно преобразовать двумя способами:

♦ пропусканием электрического тока через свариваемые детали, сближен­ные одна с другой, - контактная сварка;

♦ с помощью электрической дуги - дуговая сварка.

Для получения сварных соединений на строительной площадке в основном применяют следующие способы электрической сварки (рис. 1):

♦ электродуговая ручная плавящимся электродом, при которой свариваемые детали нагреваются электрической дугой, горящей между ними и электро­дом. Дуга расплавляет кромки деталей и электрод, расплавленный металл образует сварной шов;

♦ электродуговая полуавтоматическая под флюсом, при которой сварка про­изводится дугой, горящей под флюсом между изделием и электродной про­волокой, проходящей по гибкому шлангу от подающего механизма. Флюс, частично расплавленный при сварке и образующий на поверхности шва слой шлака, предназначен для защиты расплавленного металла от вредно­го воздействия кислорода и азота воздуха и улучшения свойств наплав­ленного металла;

♦ электродуговая плавящимся электродом в углекислом газе, который по­дается в зону дуги под небольшим давлением через специальный наконеч­ник. Дуга поддерживается между присадочной проволокой и свариваемым изделием.

Рис. 1. Основные способы электрической сварки и положения швов: а - электродуговая ручная плавящимся электродом: 1 - свариваемые детали; 2 - электрическая дуга; 3 - электрод; б - электродуговая полуавтоматическая под флюсом: 1 - свариваемое изделие; 2 - электродная проволока; 3 - флюс; 4 - держатель; 5 - гибкий шланг; 6 - подающий механизм; в - электродуговая плавящимся электродом в углекислом газе: 1 - свариваемое изделие; 2 - дуга; 3 - присадочная проволока; г - электрошлаковая: 1 - ползуны; 2 - свариваемые детали; 3 - электродная проволока; 4 - флюс; 5 - шлак; 6 - сварной шов; д, е, ж - положение швов на плоскости (д - фланговой, е - лобовой, ж -косой); з - в пространстве: I - нижнее; II - вертикальное; III - потолочное; и - горизонтальный шов на. вертикальной плоскости

Сварка в защитных газах как плавящимся, так и неплавящимся электродом может быть автоматической и полуавтоматической. Этот спо­соб характеризуется высокой производительностью и хорошим качеством шва;

Электрошлаковая, при которой в зазор между расположенными вертикаль­но свариваемыми деталями подается флюс и электродная проволока. В на­чале процесса дуга горит, после образования достаточно большого слоя шлака она гаснет, так как проводимость жидкого шлака выше проводимо­сти дуги. Электрический ток, проходя через жидкий шлак, выделяет боль­шое количество теплоты, достаточное для расплавления электродной проволоки, кромок соединяемых деталей и образования сварного шва. Жидкий металл удерживается в ванне, образованной прижатыми к дета­лям ползунами. Вместо проволоки может быть использован пластинчатый электрод.

Сварочные работы для монтажа металлических и арматурных конструкций на строительных площадках в основном производятся с помощью электродуговой сварки. Чаще всего применяется ручная дуговая сварка, которая постепенно вы­тесняется более совершенными видами сварки: полуавтоматической с использо­ванием порошковой проволоки, полуавтоматической ванной и ванно-шовной, по­луавтоматической с открытой дугой в среде защитного газа, электрошлаковой и т.д. По типам сварных швов при монтаже и сборке конструкций дуговую сварку можно подразделить на шовную и точечную, многошовную, ванную и ванно-шовную.

Электроды для ручной дуговой сварки представляют собой проволоку стальную сварочную диаметром 1,6-12 мм и длиной-225-450 мм, покрытую специальной обмазкой, обеспечивающей стабильное горение сварочной дуги и получение соединения с требуемыми свойствами.
Для автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом и в среде защитных газов используют стальную сварочную проволоку сплошного сечения. Ее следует очищать от ржавчины, жировых и других загрязнений.

Покрытые электроды, порошковые проволоки и флюсы перед употреблением необходимо прокалить по режимам, указанным заводами-изготовителями сва­рочных материалов. Прокаленные сварочные материалы следует хранить в су­шильных печах при 45-100 °С или в кладовых-хранилищах с температурой воз­духа не ниже 15 °С и относительной влажностью не более 50%, не допуская ув­лажнения и механических повреждений. Флюс перед применением просушивают до нормальной влажности (0,1%).

Источниками питания сварочной дуги служат трансформаторы, преобра­зователи и выпрямители. Для сварочных работ, выполняемых в закрытых, отапливаемых помещениях, целесообразно применять сварочные выпрямители, чувствительные к температурным изменениям; на открытом воздухе лучше эксплуатировать преобразователи и трансформаторы.

При работе в полевых условиях в качестве источников питания используют сварочные агрегаты, состоящие из генератора постоянного тока и двигателя внут­реннего сгорания, смонтированных на общей раме и соединенных эластичной муфтой. Агрегат устанавливается в кузове автомобиля, на автомобильном или тракторном прицепе.

Сварку конструкций следует производить после проверки правильности сборки.

Типы швов монтажных стыков стальных конструкций в зависимости от их положения приведены на рис. 1, д-и. Основные типы сварных соединений - одношовные и точечные. Шовные соединения могут выполняться с двумя на­кладками или внахлестку. При этом выполняется два или четыре фланговых шва. Стыковые точечные соединения выполняют с двумя накладками из стержней че­тырьмя точками с одной стороны и с нахлесткой стержней, двумя точками с од­ной стороны и с нахлесткой стержней, двумя точками с каждой стороны.

Типы сварки арматуры показаны на рис. 8.2. Наиболее эффективным спосо­бом соединения стержней арматуры диаметром 20-40 мм в условиях строитель­ной площадки является ванная сварка в съемных формах многоразового (медь, графит и др.) или одноразового использования. Эффективна технология ванной сварки сталей с использованием гибких подкладных лент из стекловолоконных и стеклотканевых материалов. Формы снимают через 5-10 мин после оконча­ния ванной сварки.

Рис..2. Типы сварки арматуры: а - внахлестку для стержней диаметром до 40мм; б- то же, до 80мм; в, г -с накладками для стержней диаметром до 80мм; д - со стальной прокладкой для стержней диаметром 20-30 мм, расположенных горизонтально; е - то же, вертикально; ж - встык с разделкой без подкладки стержней большого диаметра; з, и - полуавтоматическая ванная сварка горизонтальных и вертикальных стержней; к, л- ручная электродная ванная сварка горизонтальных и вертикальных стержней; 1- проволока; 2 - шлак; 3 - наплавленный металл; 4 - электрод.

Общая площадь поперечного сечения накладок должна превышать площадь поперечного сечения на 30-50% для стали классов A-I, А-II и на 100% для клас­сов A-III.A-IV.

Для обеспечения необходимой прочности сварного соединения длину накла­док и сварных швов выбирают с учетом класса основного металла и диаметра стыкуемых стержней d. Длина должна быть не менее 3d 2 (при двусторонних швах) или 6d, (при одностороннем шве) для стержней класса A-I, 4d 2 или 8d, - для классов А-II и A-III и 10d 2 или 5d, -для класса А-IV. При точечной сварке стер­жней длина накладок или нахлестки должна быть не менее 3d 2 для стержней клас­са A-I, 4d, --для класса A-III. Минимальные размеры точек должны составлять: длина 0,27- 1,2 мм, ширина 1,2-2 мм.

Технологические режимы для обеспечения высокого качества сварного шва выбирают в зависимости от вида сварного соединения и толщины свариваемого металла в следующем порядке: устанавливают тип электрода, его диаметр и силу тока, которые являются исходными для принятия всех остальных параметров. При этом диаметр электродов подбирают в зависимости от толщины сваривае­мого металла d a , а силу тока I - в зависимости от диаметра электрода d .

Для обычных сварочных работ принимают следующее соотношение этих ве­личин:

Эти величины нельзя рассматривать как постоянные, так как сварочный ток зависит не только от диаметра электрода, но и от его типа, условий сварки, ско­рости перемещения электрода, погонной энергии и т.д. Выбор диаметра элект­рода при сварке в нижнем положении практически не ограничен и зависит от квалификации сварщика.

При сварке в вертикальном положении не следует выбирать электроды диа­метром более 5 мм, при сварке в потолочном и горизонтальном положениях не рекомендуется использовать электроды диаметром более 4 мм.

При сварке в горизонтальном, вертикальном и потолочном положениях сила сварочного тока на 10-20% должна быть ниже, чем при сварке в нижнем поло­жении. Напряжение при этом также понижается.

Исследования показали, что сила тока (I) растет быстрее, чем диаметр элект­рода (d 3), и медленнее, чем площадь его сечения. Однако на практике при выбо­ре силы тока пользуются зависимостью I = K-d g (К - постоянный коэффици­ент, равный 40-50).

Кроме того, следует учитывать вид защитного покрытия электрода. Для элек­тродов с тонким стабилизирующим покрытием требуется ток меньшей силы, а при толстом покрытии - большей.

Техника сварки должна обеспечить получение сварного шва или точки с за­данными размерами и необходимой прочности.

Большое значение имеет техника наложения шва, которая зависит от толщины свариваемых деталей, ширины шва и глубины провара. При перемещен электрода прямолинейно вдоль шва без колебательных движений наплавляет узкий (ниточный) валик.

Изменяя наклон электрода (угол а) можно регулировать глубину провара влиять на охлаждение ванны. Если сообщать электроду колебательные движения вдоль оси электрода сверху вниз, вдоль линии шва и поперек шва, можно достичь различной степени прогрева кромок изделий, замедлить остывание сварочной ванны и получить необходимый провар и ширину шва.

Сварку арматурных стержней осуществляют в два приема: вначале собранные в кондукторе стержни закрепляют прихватками, располагаемыми с одной ст ороны, а затем накладывают швы вне кондуктора. Последовательность выпол­нения швов зависит от класса стали и ее химического состава. Сварку стыков с накладками и внахлестку из стали классов A-I, A-II, А-Ш ведут от середины на­кладок к их концам.

Сталь класса A-IV (марок 20ХГ2Ц, 20ХГСТ) сваривают со смещаемыми на­кладками, что уменьшает термическое влияние на структуру стали. С этой же целью сварку необходимо начинать с концов накладок и шов выполнять в шах­матном порядке вначале по одной стороне соединения, а затем (после охлажде­ния одностороннего сварного соединения ниже 100°С) по другой стороне, но с отступлением от концов накладки на расстояние d. Это способствует рассредо­точению местных напряжений.

В последние годы для сварки внедряют новые способы - полуавтоматичес­кую сварку порошковой проволокой, открытой дугой в среде защитного газа и под слоем флюса.

Полуавтоматическую сварку порошковой проволокой успешно применяют для различных типов соединений стержневой арматуры периодического и глад­кого профилей. Сварку проводят порошковой проволокой ЭПС-15/2, ПП-АНЗ и другими на полуавтоматах со сварочными преобразователями ПС-300М; ПС-500, ПСГ-500-1 или трансформаторами ТСД-500 и др.

Сварочные полуавтоматы имеют одинаковое устройство, но различную компоновку. Они могут быть стационарными, передвижными и переносными. Сварочный полуавтомат содержит катушку с проволокой, подающее устройство, гибкий направляющий канат, ручной держатель или горелку. Полуавтоматы обес­печивают постоянную плавно регулируемую подачу проволоки и позволяют по­лучать соединения высокого качества.

При сварке под флюсом сварочная дуга между электродом и изделием горит под слоем сыпучего вещества - флюса. В результате погружения дуги в массе образуется среда, которая значительно улучшает условия формирования свар­ного шва, повышает тепловой баланс сварки, предотвращает разбрызгивание и угар металла. Все это дает возможность повысить сварочный ток в 6-8 раз, дове­дя его до 4000 А, и, естественно, сократить длительность сварки почти в 10 раз, обеспечив условия для применения полуавтоматических и автоматических сва­рочных агрегатов.

Полуавтоматическая сварка в среде защитного газа наиболее распростране­на. Эффективность газовой защиты заключается в том, что струя газа (обычно С0 2) из сопла держателя защищает сварной шов от окисления, позволяет использо­вать электродную проволоку малого диаметра (1 - 1,5 мм) без покрытия и вести сварку в любых положениях без опасности пережога металла.

Дуговая сварка в среде защитного газа высокопроизводительна, легко поддает­ся автоматизации, позволяет выполнять соединения без флюсов и не требует пок­рытий на электродах. В качестве защитных используют инертные газы, уг­лекислый газ, водород и др. Такая среда упрощает процесс сварки, позволяет наблюдать за сварным швом, значительно улучшает качество шва, так как в этом случае практически шов не взаимодействует с кислородом и азотом воздуха. Образующаяся небольшая сварочная ванна позволяет вести сварку без опаснос­ти пережога металла.

Большое теоретическое и практическое значение имеют работы в области исследования режимов и техники сварки термически упрочненной арматуры. Основное затруднение при сварке этих сталей - разупрочнение участка около­шовной зоны, подвергавшегося нагреву до 700 "С. Чем больше погонная энергия сварки, тем шире зона разупрочнения. Поэтому для электросварки термически упрочненной арматуры необходимо применять режимы сварки с погонной энер­гией до 2-10 4 Дж/см (500 кал/см), а также использовать способы сварки с наи­меньшим теплоотводом в основной металл. При этом следует использовать сварку под слоем флюса и в среде защитных газов. При ручной и полуавтоматической сварке рационально применять электроды Э55-Ф, обеспечивающие равнопрочность металла шва с основным термически упрочненным металлом, или электродную проволоку Св-10Г2, Св-10ГСМТ и другие при сварке под флюсом.

Дуговую сварку многослойными швами применяют для соединения арма­турных каркасов на строительных площадках, так как в условиях строительства не всегда возможно использовать сварочные машины. Такими соединениями мо­гут быть узлы сборки железобетонных конструкций (ригелей с колоннами, ба­лок с колоннами, колонны с колонной и т.д.). При этом стержни и другие арма­турные элементы, подлежащие монтажу и стыкованию сваркой, должны быть соосны и иметь отклонения не выше допустимых (+5-20 мм для тонких и +40-50 мм для массивных конструкций). Между торцами стержней должен быть обозначен рекомендуемый зазор. Сварное соединение может выполняться без накладок и с установкой скоб-подкладок.

Подкладка - это дополнительная деталь стыка, которая служит формой для образования сварного шва, и после выполнения соединения частично распреде­ляет усилия в арматурном стержне. Подкладки полукруглой формы называются скобами-подкладками. Длина скобы-подкладки должна быть не менее 2d, но не менее 30 мм, а толщина - 0,2d, но не выходить за пределы 4-6 мм. Для обеспе­чения хороших условий сварки при выполнении горизонтальных соединений на скобах-подкладках концы стержней срезают под углом 5-10°, а при вертикаль­ных - под углом 30-40°. При выполнении горизонтальных и вертикальных со­единений сваркой без подкладок концы стержней срезают с одной или двух сто­рон (в зависимости от доступа к ним).

Сварку многослойными швами можно проводить на полуавтоматических установках или вручную. При этом используют шланговые полуавтоматы А-765М, А-1114М, А-547У, ПШ-5 и др. В качестве источников питания реко­мендуются выпрямители ВС-500, ВС-600, преобразователи ПСГ-500 с жесткой внешней характеристикой или преобразователи ПСУ-500, ПСО-500. При полу­автоматической сварке технологические режимы выбирают в зависимости от диаметров свариваемых стержней и электродной проволоки, расположения шва в пространстве.

Для обеспечения высокого качества соединений сварку на скобах-подклад­ках и без них выполняют в определенном порядке. При температуре окружаю­щей среды (воздуха) ниже О °С на участке соединения протяженностью до 500 мм стержни перед сваркой следует подогревать горелкой. Температура нагрева не должна превышать 600 °С для стали A-I, 800 "С - для сталей А-П, А-Ш, иначе произойдут структурные изменения в стали и снизится ее прочность. После свар­ки стык подогревают в течение 3-5 мин. При сварке на скобах-подкладках каж­дое из соединений выполняют следующим образом: вначале скобу прихватыва­ют сварными точками, затем стык сваривают в нижней части зазора между тор­цами стержней и подкладкой, после чего швы накладывают послойно.

Ванную и ванно-шовную сварки применяют для стыкового соединения стер­жней и пластин диаметром (толщиной) 20-80 мм. Эти виды сварки очень эко­номичны, снижают трудоемкость работ, а также расход электроэнергии и элект­родов в 2-2,5 раза по сравнению со сваркой швами. Сущность ванной и ванно-шовной сварки заключается в создании жидкой ванны расплавленного металла между торцами стержней, уложенного на металлическую (стальную или медную) подкладку. Подкладка служит для образования шва и при расчете прочности со­единения стержней диаметром до 32 мм не учитывается. При сварке основного металла диаметром (толщиной) 36-80 мм считают, что подкладка воспринимает часть усилий, действующих на стержень, т.е. рассматривают ее как накладку при стыковых соединениях.

При образовании шва тепло расплавленного присадочного металла (электродов) разогревает и расплавляет торцы стыкуемого металла и при застывании образу­ется сварной шов. Такие способы можно разделить на ванную, ванно-шовную и электрошлаковую сварки.

Ванная сварка выполняется на стальных цельных или составных подкладках, а также на инвентарных медных подкладках. Она может быть полуавтоматичес­кая под флюсом, многоэлектродной и одноэлектродной.

Полуавтоматическую сварку под флюсом применяют для сварных соедине­ний металла 20-40 мм при помощи полуавтоматов А-537, А-765 и сварочной проволоки Св-0,8 или Св-0,8А диаметром 2,0-2,5 мм. При сварке стержней из стали классов А-1-А- III применяют флюсы АН-8, АН-22, ФН-7 и пр., представ­ляющие собой стекловидный зернистый материал с размером зерен 0,25-3,0 мм. При сварке расплавленный флюс образует оболочку, защищающую капли элек­тродного материала и жидкий металл сварочной ванны от вредного воздействия воздуха. На подготовленных к сварке концах стержней закрепляют подкладки так, чтобы была обеспечена возможность маневрирования сварочной проволо­кой. Перед началом сварки в форму засыпают флюс.

После кристаллизации и охлаждения шва шлак удаляют и инвентарные под­кладки разнимают.

Многоэлектродную ванную сварку производят для стыкования основного металла 20-80 мм с помощью гребенки электродов при питании их переменным током. Применение групповых электродов, объединенных пластинкой или ус­тановленных в пластинчатый электродержатель, позволяет резко сократить вре­мя получения расплавленной ванны, а следовательно, и увеличить производи­тельность труда.

Одноэлектродную ванную сварку применяют для получения сварных со­единений одиночных стержней в медных формах с малым объемом расплавлен­ной ванны. При этом способе источником питания дуги может служить как по­стоянный, так и переменный ток.

Ванно-шовная сварка отличается от ванной тем, что стальная подкладка слу­жит не только для формирования сварного шва, но, оставаясь приваренной к стержням, воспринимает часть усилий, выполняя роль накладки, и упрочняет сварное соединение. При ванно-шовной сварке кроме заварки торцов наплав­ляются также и фланговые швы. При этом размеры подкладок выбираются в за­висимости от диаметра свариваемых стержней. Ванную и ванно-шовную сварки можно выполнять одним электродом или группой электродов (3-8). Режимы сварок зависят от диаметра свариваемой ар­матуры, вида подкладок, диаметра электродов.

Электрошлаковая сварка характеризуется тем, что основная часть энергии, рас­ходуемой на нагрев и плавление металла, обеспечивается за счет тепла, выделя­емого в шлаковой ванне при прохождении через нее тока. Жидкий шлак обеспечивает переход электрической энергии в тепловую, защищает расплавлен­ный металл от воздействия на поверхности металлического расплава и в некото­рых случаях легирует металл шва. Шлаковая ванна образуется расплавлением флю­са, заполняющего пространство между свариваемыми деталями и медной формой. Вначале в слое флюса образуется электрическая дуга, которая расплавляет флюс, а затем ярко выраженная приэлектродная область исчезает, ток переходит с элект­рода в шлаковую ванну, которая и обеспечивает плавление основного и присадоч­ного (электрода) металлов. Коэффициент использования теплового баланса элек­трошлаковой сварки намного выше, чем при сварке открытым электродом.

В настоящее время применяется полуавтоматическая электрошлаковая свар­ка основного металла 20-40 мм. Этот вид сварки по сравнению с ванно-шовной намного эффективнее, он обеспечивает высокое качество сварного шва, повы­шает производительность труда, снижает расходы электроэнергии и электродной проволоки. Поэтому на строительных площадках ванно-шовная сварка посте­пенно вытесняется электрошлаковой. Материалом для электрошлаковой свар­ки является электродная проволока диаметром 2-2,5 мм Св-08ГА, Св-08А и дру­гая, подаваемая полуавтоматами А-765, ПШ-5-1, ПШ-54 с применением флюса АН-348А, ФЦ-4ипр.

При выборе технологических режимов сварки необходима определенная ско­рость плавки (265-55 м/ч подачи проволоки), чтобы не охладить ванну, обеспечить достаточную ее глубину, длину сухого вылета электрода (30-80 мм) и силу тока (360-500 А).

Техника электрошлаковой сварки идентична для соединения как вертикаль­ных, так и горизонтальных стержней. На дно формы (объем ванны) засыпают флюс толщиной 20-25 мм. В первый период сварки конец электродной прово­локи погружают в флюс и точечным касанием с металлом возбуждают дугу и про­плавляют нижнюю часть торца стержня, сообщая электроду колебательные дви­жения. После образования шлаковой, а потом и металлической ванны движение электрода продолжают до заполнения формы. Когда уровень жидкого шлака до­стигнет верхней кромки формы, процесс сварки временно прекращают и возоб­новляют его после усадки расплавленного металла (в момент потемнения шла­ка), чтобы заполнить усадочный кратер.

Для повышения производительности ручной дуговой сварки применяют свар­ку пучками (гребенкой) электродов или многодуговую сварку (сварку трехфазной дугой). При сварке пучком электродов дуга горит поочередно на электродах пуч­ка, что позволяет получить большую плотность тока и увеличить глубину проплавления. Для сварки трехфазной дугой требуются специальные двойные электроды.

Суть импульсной сварки состоит в том, что во время импульса материал элек­трода переносится в сварочную ванну в виде брызг, при малой силе тока поддер­живается расплавленная ванна. Это дает хорошее качество шва, повышает про­изводительность процесса, в частности за счет уменьшения разбрызгиваемое™ металла. Использование при этом электронного управления силой тока импуль­са, продолжительностью и частотой импульсов одновременно со скоростью по­дачи электродной проволоки позволяет получить дугу высокого качества, обес­печивающую сварку во всех положениях. Такое оборудование получило назва­ние синергетического.

Качественно новый способ сварки высокочастотным выпрямленным током отличается универсальными внешними характеристиками с возможностью их регулировки. Его можно использовать при ручной и автоматической, электро­дуговой и аргонодуговой сварках. Этот способ обеспечивает стабильность про­цесса сварки и малое разбрызгивание, позволяет получать высокое качество свар­ного шва, работать в непрерывном и импульсном режимах.

Подварку допускаемых к исправлению дефектов осуществляют электродами диаметром до 4 мм после зачистки места дефекта абразивным инструментом и предварительного подогрева стыка до 200-260 °С.

Сварка – процесс создания неразъемного соединения путем установления межмолекулярных и межатомных связей за счет взаимной диффузии молекул и атомов соединяемых деталей.

Сварка осуществляется за счет нагрева или пластического деформирования механическим воздействием на молекулы и атомы в зоне соединения, или тем и другим совместно.

1.Классификация по физическим признакам.

Класс сварки определяется формой энергии, используемой для сварки. Термический класс основан на использовании тепловой энергии. Механический класс – механической энергии. Термо м еханический класс – используется тепловая энергия и давление.

В каждом классе сварка подразделяется на виды по источнику энергии. К термическому классу относятся следующие виды: дуговая, газовая, электрошлаковая, плазменная и т.д.

К механическому классу относятся: сварка трением (для пластмасс), взрывная, холодная давлением (для специальных видов пластмасс). К термомеханическому классу относятся: контактная, экструзионная, кузнечная и др.

2.Классификация по степени автоматизации и механизации : дуговая сварка бывает ручная, механизированная (полуавтоматическая), автоматизированная, автоматическая.

3.Классификация по технологическим признакам : контактная сварка бывает стыковая, точечная, шовная.

4.Классификация по степени защиты металла в зоне сварки: сварка в защитном газе, в вакууме, под флюсом, по флюсу.

28. Мероприятия по снижению остаточных сварочных напряжений и деформаций.

Остаточными напряжениями называются внутренние напряжения сварочных конструкций, которые возникают после остывания.

Остаточные деформации – деформации, которые возникают после остывания.

Причинами возникновения остаточных деформаций и напряжений являются неравномерная усадка соединяемых деталей при остывании.

Мероприятия по снижению напряжений и деформаций:

высокий отпуск – нагрев конструкции до температуры 300-350С и медленное остывание. Это самый эффективный способ, позволяет снизить до 80% напряжений и деформаций.

Местный отпуск – нагрев до 200-250С зоны сварного соединения и медленное остывание.

Термическая правка – нагрев деформируемого участка до 200-250С и механический воздействие.

Создание предварительных деформаций, обратных ожидаемым.

Использование минимальных катетов и толщин швов.

Регулирование погонной энергии сварки

Создание припусков увеличенных размеров заготовок на величину ожидаемой деформации

Рациональная технология сборки и сварки

Сварка тонколистовой конструкции на жесткие каркасы.

29. Дефекты сварных швов и причины их возникновения.

Дефекты бывают явные и скрытые, значительные и малозначительные, устранимые и неустранимые.

Дефектом называется каждое отдельное несоответствие параметров шва нормативным требованиям.

Виды дефектов :

Нарушение формы шва: завышенная толщина, чрезмерная выпуклость угловых швов, чрезмерная вогнутость, заниженная толщина. Причины : низкая квалификация сварщика, нарушение скорости сварки, неправильная подача электрода.

Подрез – углубление на границе между металлом шва и основным металлом. Приводит к концентрации напряжений. Причины : неправильное ведение электрода, большая сила тока.

Непровар – отсутствие сплошного соединения между металлом шва и основным металлом. Т.е. жидкий металл затекает в зазор между деталями, а основной металл не расплавляется. Причины : не достаточная глубина оплавления, слабая сила тока, быстрое ведение электрода, низкая квалификация сварщика.

Наплывы – натекание жидкого металла на основной металл или ранее выполненный валик шва. Причины : замедленное движение электродом, избыточное количество наплавленного металла.

Прожог – местное сквозное отверстие в соединении. Причины : большая сила тока, большой диаметр электрода.

Пережог – окисление металла шва и околошовной зоны. Причины : большая сила тока, большая длина дуги.

Трещины холодные и горячие. Холодные трещины возникают после полного остывания. Горячие – в процессе остывания. Причины : закалочные явления, малый температурный интервал хрупкости, снижение способности к пластическому деформированию.

Пористость – наличие газовых пузырей внутри металла шва и шероховатости на поверхности. Нарушается герметичность швов. Причины : наличие влаги на металле и на электродах.

Шлаковые включения – остатки частиц тугоплавкого защитного покрытия электродов и окислов в металле шва. Снижает прочность шва.

Общие причины дефектов: низкая квалификация сварщика, нарушение технологии сварки, плохое качество сварочных материалов.

Сварка применяется для того, чтобы получить качественные и надежные соединения металлоизделий, которые могут иметь различную форму и состав. Сварка нашла широкое применение в производстве строительных работ, в промышленном строительстве, в частном домостроении, в сооружении высотных домов, для получения крепких металлических конструкций.

Сварочные работы осуществляются двумя способами. Первый способ предполагает получение соединений посредством пластической деформации – давление. Второй способ – плавление, этот способ подразумевает соединение поверхностей с помощью их расплавления электрической дугой, плазменной струей, газовой горелкой. Способ осуществления сварочных работ выбирается в зависимости от того, какие виды металла необходимо соединить, от его характеристик и свойств. бывает ручной, автоматической, полуавтоматической.

Сварочные работы являются неотъемлемым мероприятием при строительстве или ремонтных работах. Часто строительные работы предполагают монтаж металлических конструкций, коммуникаций, оборудования и приборов. При капитальном ремонте может возникать необходимость демонтировать и установить новые инженерные системы, выполнить ряд других сварочно-технических работ. Не обходится без сварочных работ установка металлоконструкций.

В процессе своей работы сварщик подвергается воздействию вредных газов, излучению электрической дуги, брызг от расплавленного металла, в связи с требованиями техники безопасности работник должен быть обеспечен средствами индивидуальной защиты. Специалист-сварщик должен осуществлять работы в спецодежде и специальной обуви. Также предполагается использование индивидуальных средств защиты для головы – каски, береты, шапки; средства для защиты лица – сварочные маски , щитки; средства для защиты лица и глаз – это защитные очки, а также другие средства защиты, которые предлагает компания НТ-Сварка.

Наиболее распространенные виды работ с применением это: монтаж и демонтаж отопительных систем, систем водоснабжения, канализации, монтаж и демонтаж приборов отопления, изготовление, монтаж, перенос, ремонт металлических конструкций, сварка цветмета, изготовление и монтаж гаражных ворот, ограждений, решеток.

Наиболее распространенным способом сварки в области строительства является ручная электродуговая сварка. Она используется для изготовления, ремонта и монтажа металлоконструкций любых форм, размеров и назначения.

Аргонная дуговая электросварка используется для производства деликатных работ, таких как изготовление ограждений, оконных решеток, лестниц. Этот метод сварки применяется тогда, когда определяющее значение имеет эстетический аспект.

Самым востребованным методом сварочных работ является газовая сварка, обычно это способ используется для монтажа систем трубопроводов, мелких ремонтных работ.

Независимо от метода сварки, работы должны выполняться квалифицированными специалистами, имеющими соответствующий разряд, допуск к , средства индивидуальной защиты.

Создание неразъемного соединения металлов, при помощи электрической дуги - называется сваркой. Таким способом проводят сборку одной или нескольких деталей.

На сегодняшний день, сварка применяется в промышленности, в строительстве. Сварочные работы, возможно проводить где угодно, в различных климатических зонах, при экстремальных погодных условиях. От космоса, до сварки подводных объектов.

Невозможно представить современное производство без сварки - слишком многое создано при помощи этой технологии. От гаража до крупного авиастроительного завода, от чайника до самолёта - везде применяется или был применен, тот или иной вид сварочных соединений.

Каждый год внедряются вновь появившиеся технологии создания швов. Технологии соединения материалов становятся все прогрессивнее. Часто, создавая новое, приходится вспоминать хорошо забытое старое.

Яркий тому пример - сегодняшняя новость об восстановлении утерянной ранее технологии, на Казанском авиазаводе, ЭЛУ-24. Этот вид сварочных работ, позволяет сваривать монолитные плиты титаномагниевого сплава, переменной толщины. Уникальная, очень высокотехнологичная сварка, применяемая для постройки планерных конструкций в авиастроении.

Становятся доступнее для простых граждан сварочные аппараты. В данный момент, они распространены даже среди не профессионалов. Во многих частных домах, гаражах имеется оборудование, созданое для проведения сварочных, мелких работ.

Широкий спрос породил масштабное предложение - ассортимент сварочного оборудования на рынке просто огромен. От полупрофессионального до бытового.

Основные виды сварки

Основные виды сварки, наиболее распространенные:

• ручная;
• автоматическая;
• аргоновая.

Конечно это не все возможные технологии, но одни из широко используемых.

У каждого вида сварки есть свои плюсы и минусы. Свои тонкости и нюансы. Для каждого вида требуется то или иное оборудование, расходные материалы.

Ручная дуговая сварка

Максимально используемая, распространенная сварка. Из-за длительного применения хорошо отработаны технологии, потому универсальная. Процесс сваривания протекает с помощью стандартного электрода.

Её преимущества - можно работать в любом положении, это облегчает сваривание в местах, трудных для доступа. Часто используется в строительстве. Широкий выбор, выпускаемых промышленностью электродов, позволяет варить различные марки стали. Легкая транспортировка оборудования.

Недостатки - низкая производительность. Качество швов полностью зависит от квалификации производящего работу сварщика, что является мало предсказуемым фактором.

Аргоновая сварка

Сваривание шва, при помощи аргона - называют аргоновой сваркой. Инертный газ позволяет создавать сварочные соединения с применением плавящихся электродов. Это удобная сварка при соединении легированных сталей. Так же подходит при сваривании цветных металлов.

С помощью аргона, легко создаются хорошо формируемые сварные швы, используя возможность контролирования глубины проплавления материалов.

Аргоновая сварка обычно выполняется автоматами. Особенно для соединения не поворотных стыков труб.

Главный недостаток этого вида - невысокая производительность ручного режима. Автоматическая возможна не всегда, в частности для разноориентированых коротких швов.

Полуавтоматическая сварка

Вид создания сварочных соединений, массово распространен в машиностроительной отрасли. При проведении сварочных работ используется углекислый газ. Не требовательна к уровню квалификации работающего на таком оборудовании сварщика.

100 р бонус за первый заказ

Выберите тип работы Дипломная работа Курсовая работа Реферат Магистерская диссертация Отчёт по практике Статья Доклад Рецензия Контрольная работа Монография Решение задач Бизнес-план Ответы на вопросы Творческая работа Эссе Чертёж Сочинения Перевод Презентации Набор текста Другое Повышение уникальности текста Кандидатская диссертация Лабораторная работа Помощь on-line

Узнать цену

Основным видом соединений металлических строительных конструкций является сварка. Она почти полностью заменила другие виды соединений при изготовлении конструкций и широко применяется как заводе, так и при монтаже на строительной площадке. Сварка упрощает конструктивную форму соединения, дает экономию металла, позволяет применять высокопроизводительные механизированные способы, что значительно уменьшает трудоемкость изготовления конструкций. Сварочные соединения обладают не только прочностью, но и водо- и газонепроницаемостью, что особенно важно для листовых конструкций.

Однако возникающие при сварке внутренние остаточные напряжения в соединении усложняют его работу и в ряде случаев при действии динамических нагрузок и низких температур способствуют хрупкому разрушению. Выполнение сварки часто бывает затруднено при монтаже конструкций и соединении нескольких листов в пакеты. Оба эти обстоятельства в ряде случаев затрудняют применение сварки и заставляют обратиться к традиционным болтовым видам соединений.

В строительстве применяется главным образом электродуговая сварка: ручная, автоматическая, полуавтоматическая, а также электрошлаковая . Реже применяется контактная и газовая сварка. Другие виды сварки при сборке и монтаже строительных конструкций пока не получили распространения.

1. Ручная электродуговая сварка универсальна и широко распространена, так как может выполняться в любом пространственном положении. Она часто применяется при монтаже в труднодоступных местах, где механизированные способы сварки не могут быть причинены. Меньшая глубина проплавления основного металла и меньшая производительность ручной сварки из-за пониженной силы применяемого тока, а также меньшая стабильность ручного процесса по сравнению с автоматической сваркой под флюсом являются недостатками ручной сварки.

Электроды, применяющиеся для ручной сварки, подразделены на несколько типов по значению временного сопротивления металла шва.

2. Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом осуществляется автоматом с подачей сварочной проволоки d=2-5 мм без покрытия. Дуга возбуждается под слоем флюса, флюс расплавляется, легирует расплавленный металл содержащимися в нем примесями и надежно защищает его от соприкосновения с воздухом. Металл получается чистым с ничтожными количествами вредных примесей - кислорода, азота и др. Благодаря хорошей теплозащите расплавленный металл под слоем флюса остывает медленно, хорошо освобождается от пузырьков газов и шлака и отличается значительной плотностью и чистотой. Большая сила тока (600-1200 А и более), применяющаяся при автоматической сварке, и хорошая теплозащита шва обеспечивают глубокое проплавление свариваемых элементов и большую скорость сварки. Таким образом, хорошее качество швов и высокая производительность являются большими достоинствами автоматической сварки под флюсом, и ее применение желательно во всех соединениях, где это возможно.

К недостаткам относится затруднительность выполнения этой сварки в вертикальном и потолочном положении и в стесненных условиях, что ограничивает ее применение на монтаже.

Для коротких швов с успехом применяется полуавтоматическая сварка шланговым полуавтоматом. Процесс сварки ведется голой проволокой d > 3 мм под флюсом в нижнем положении или порошковой проволокой, свернутой в трубочку стальной лентой, внутри которой запрессован флюс, в любом положении. Сварка порошковой проволокой должна найти себе широкое применение при монтаже конструкций.

3. Электрошлаковая сварка представляет собой разновидность сварки плавлением; этот тип сварки удобен для вертикальных стыковых швов металла толщиной от 20 мм и более. Процесс сварки ведется голой электродной проволокой под слоем расплавленного шлака, сварочная ванна защищена с боков медными формирующими шов ползунами, охлаждаемыми проточной водой. Качество шва, выполняемого этим способом, получается очень высоким.

4. Сварка в среде углекислого газа ведется голой электродной проволокой d =1,4-2 мм на постоянном токе обратной полярности. Углекислый газ при высокой температуре активно взаимодействует со сталью, окисляя ее, что компенсируется повышенным содержанием раскислителей в электродной проволоке. Сварка в среде углекислого газа, не требуя приспособлений для удержания флюса, может выполняться в любом пространственном положении. Она обеспечивает получение высококачественных сварных соединений из различных металлов при высокой производительности труда (на 15-20 % выше, чем при полуавтоматической сварке под флюсом).