Фиксацию свариваемых заготовок при сборке осуществляют скобами и (или) планками.
Конструкция и размеры скоб должны соответствовать приведенным на рисунке 1. Скобы следует изготовлять из листового металла толщиной 30-50 мм.
Расстояние между скобами устанавливают 500-800 мм вдоль завариваемого зазора между заготовками.
Скобы и планки приваривают односторонними угловыми швами. Швы следует располагать не ближе 80 мм от кромок заготовок.
Размеры сварочных планок и скоб зависят от толщины и массы свариваемых заготовок и при необходимости транспортирования конструкции в сборе должны быть рассчитаны вместе со швами на прочность.
Для начала электрошлакового процесса с одного конца завариваемого зазора устанавливают входной карман. Для вывода усадочной раковины с другого конца зазора устанавливают выводные планки (рисунок 2).
Рисунок 1 - Конструкция и размеры скоб для фиксации заготовок при ЭШС
1 - свариваемые заготовки, 2 - входной карман, 3 - выводные планки; 4 - закрепляющие скобы
Рисунок 2 - Схема ЭШС прямого завариваемого зазора между заготовками
Приварку входного кармана, выводных планок, скоб и сборочных планок к сталям, склонным к закалке, производят с подогревом мест сварки до 200 °С. Для предотвращения образования холодных трещин в заготовках из сталей с углеродным эквивалентом следует вести ЭШС с предварительным подогревом мест сварки. Углеродный эквивалент стали в процентах вычисляют по формуле
(1)
где С, Mn, Si, Ni, Cr, Cu, Мо, V, Р - массовое содержание в процентах соответствующих химических элементов.
Режимы подогрева сталей в зависимости от углеродного эквивалента должны соответствовать указанным в таблице 2.
Таблица 2
|
Углеродный эквивалент |
Марка свариваемой стали (пример) |
Толщина заготовок в месте сварки, мм |
Температура, °С |
||
|
предварительного подогрева кромок, не менее |
сварного соединения до посадки в печь после сварки, не менее |
печи в момент посадки изделия |
|||
|
Не более 0,5 |
Ст3, 20, 09Г2С, 15К, 20К, 25, 15Л |
30-450 |
Без подогрева |
Без ограничения |
Без ограничения |
|
08ГДНФЛ, 16ГНМА |
451-1000 |
100 |
100 |
150-450 |
|
|
0,51-0,60 |
Ст5, 35, 30ГСЛ 12ХМ, 20Х2МА |
30-250 251-1000 |
100 150 |
100 150 |
150 150-450 |
|
0,61-0,70 |
45, 20ХНМФ, 25Х2ГНМТ, 35ХМ |
200-1000 |
200 |
200 |
100-450 |
|
0,71-1,1 |
34ХМТА, 25ХНЗМФА |
|
250 |
250 |
300-450 |
|
Примечания 1 Стали 20Х2МА, 16ГНМА, 20ХНМФ, 25Х2ГНМТ включены в соответствующие группы таблицы на основании практического опыта их сварки. 2 Стали Ст5, Ст35 можно сваривать без подогрева при толщине заготовки в месте сварки не более 100 мм. |
|||||
Сборку кольцевых завариваемых зазоров выполняют с помощью центрирующих сборочных планок и дистанционных прокладок, фиксирующих значение требуемого зазора. Для начала ЭШС в зазоре устанавливают карман и подкарманник (рисунок 3) по разметке.
В точке I (дно кармана) размер зазора должен быть минимальным (Вmin).
В точке II пересечения радиуса, перпендикулярного к линии АВ, с внешней окружностью кромок свариваемых заготовок размер зазора должен быть максимальным (Вmax). Линия АВ проведена через точку пересечения линии стыка кольцевого сварного шва с внешней окружностью кромок свариваемых заготовок и их центр.
В точке III размер зазора должен составлять - .
Размеры зазора между кромками свариваемых кольцевых заготовок должны соответствовать указанным в таблице 3.
Рисунок 3 - Схема ЭШС кольцевого завариваемого зазора между заготовками
Таблица 3
В миллиметрах
|
Толщина свариваемого металла |
Минимальный зазор в точке I |
Максимальный зазор в точке II при длине сварного шва |
||
|
350-1200 |
1201-2200 |
2201-3200 |
||
|
30-50 |
25 |
29 |
30 |
32 |
|
51-100 |
28 |
32 |
33 |
35 |
|
101-150 |
30 |
34 |
35 |
37 |
|
151-200 |
32 |
35 |
36 |
38 |
|
201-250 |
33 |
37 |
38 |
40 |
|
251-300 |
34 |
38 |
39 |
41 |
|
301-450 |
36 |
41 |
42 |
44 |
Входной карман и подкарманник выполняют из листовой стали толщиной 30-40 мм. По наружной окружности кольцевого завариваемого зазора приваривают к заготовкам сборочные планки на расстоянии 500-600 мм друг от друга, при этом швы не должны доходить до свариваемых кромок заготовок на 80 мм.
Превышение одной кромки над другой не должно быть более 1 мм.
Форма плавящегося мундштука определяется конфигурацией завариваемого зазора между заготовками. Плавящийся мундштук представляет собой набор стальных пластин или стержней, снабженных направляющими каналами диаметром от 4,5 до 5 мм для подачи электродной проволоки диаметром 3 мм. Направляющие каналы могут иметь форму спирали, навитой из сварочной проволоки. Длину мундштука определяет длина завариваемого зазора между заготовками с учетом длин входного кармана, выходных планок и конструкции держателя мундштука. По длине мундштука со стороны кромок заготовок на расстоянии от 200 до 250 мм закрепляют изоляторы для предотвращения замыкания электрического тока на корпус изделия при ЭШС.
Изоляторы изготовляют из стеклоткани и жидкого стекла или из смеси плавикового шпата и жидкого стекла по НД. Количество электродных проволок в мундштуке n определяют по формуле (2). Полученное значение n округляют до целого числа и вновь подставляют в формулу (2), уточняя значение d.
n = (S-40)/d+1. (2)
Толщину пластины плавящегося мундштука выбирают в зависимости от расстояния между электродными проволоками согласно таблице 4.
Таблица 4
В миллиметрах
|
Расстояние между электродами в мундштуке |
Толщина пластины плавящегося мундштука |
|
50-110 |
4-6 |
|
90-120 |
8-10 |
При установке плавящегося мундштука в завариваемый зазор нижний торец его должен находиться на расстоянии 40-50 мм от дна входного кармана. Крайние каналы мундштука должны быть параллельны кромкам заготовок и находиться на расстоянии 15-17 мм от их поверхности.
ЭШС выполняют с допустимым отклонением до ±15° от вертикального положения завариваемого зазора с принудительным формированием шва и использованием переменного или постоянного тока. Выполнение всего шва следует осуществлять без случайных (вынужденных) остановок.
Проволочным электродом выполняют сварку прямолинейных и кольцевых швов при толщине свариваемого металла 30-450 мм.
Плавящимся мундштуком выполняют сварку прямолинейных и криволинейных швов при толщине свариваемого металла 30-3000 мм.
5.3.1 Требования к составу и последовательности технологических операций ЭШС
5.3.1.1 Сварка прямолинейных швов проволочными электродами
До начала сварки необходимо:
- установить сварочный аппарат на завариваемый зазор;
- выставить необходимый вылет электродов путем изменения положения формирующих устройств;
- проверить точность движения формирующих устройств относительно завариваемого зазора;
- установить аппаратом необходимую плоскость движения электродов посредине длины зазора и отрегулировать размах колебаний электродов;
- переместить аппарат в карман так, чтобы электроды находились от дна кармана на расстоянии 110-120 мм, установить и прижать к заготовкам формирующие устройства;
- формирующие устройства снаружи обмазать глиной по контуру прилегания к поверхности свариваемых заготовок и пустить воду для охлаждения;
- на дно кармана засыпать слой металлической стружки или крупки толщиной 10-12 мм, затем слой флюса толщиной 10-15 мм;
- сварочный аппарат привести в рабочее состояние.
Сварку начинают, когда скорость подачи электродной проволоки составляет 200-250 м/ч. После возникновения дуги следует снизить скорость подачи проволоки до (150±50) м/ч и в течение 3-4 мин создать в зазоре необходимой глубины шлаковую ванну и обеспечить устойчивый электрошлаковый процесс сварки. При подходе зеркала шлаковой ванны к верхнему срезу формирующих устройств надо включить механизм вертикального перемещения.
Необходимо сравнять скорость перемещения сварочного аппарата со скоростью сварки заготовок.
В течение ЭШС необходимо обеспечить герметичность шлаковой ванны.
После окончания процесса ЭШС выводят электроды из шлаковой ванны и через 2-3 мин снимают формирующие устройства и прекращают подачу воды для их охлаждения.
5.3.1.2 Сварка кольцевых швов проволочными электродами
До сварки изделия дно кармана необходимо расположить горизонтально и установить сварочный аппарат к завариваемому зазору. Необходимо определить положение мундштуков и требуемое расстояние между электродами, амплитуду колебаний электродов, положение концевых выключателей, прилегание формирующего устройства.
Зазоры между кромками заготовок, карманом, подкарманником и формирующим устройством уплотняют (замазывают) глиной. Между карманом и подкарманником засыпают слой флюса.
При необходимости осуществляют предварительный подогрев газовым пламенем изделия в зоне начала сварки.
На дно кармана под электроды засыпают железный порошок или мелкую стружку, затем слой флюса толщиной 20-30 мм.
Сварку начинают одной электродной проволокой из верхнего мундштука. Среднюю и нижнюю электродные проволоки включают после образования шлаковой ванны.
Сварку начального участка шва и заварку кармана ведут до подъема уровня расплавленного металла в ванне на горизонтальный диаметр путем подъема сварочного аппарата без вращения изделия. Конец кармана заваривают при неподвижном аппарате и вращающемся изделии.
Сварку начинают, когда скорость подачи электродной проволоки составляет 200-250 м/ч. После возникновения дуги снижают скорость подачи проволоки до (110±10) м/ч. По мере расплавления флюса в зазор подсыпают новые порции флюса для получения требуемой глубины шлаковой ванны.
После образования шлаковой ванны последовательно включают подачу средней и нижней электродных проволок.
При уменьшении сухого вылета электродных проволок до 70 мм его стабилизируют подъемом сварочного аппарата. При увеличении расстояния между мундштуком и наклонной стенкой кармана по горизонтали до 20 мм включают колебания электродов с постоянным увеличением их амплитуды. Значение при этом должно составлять 15-18 мм. Одновременно с увеличением амплитуды колебаний раздвигают мундштуки.
Когда между уровнем шлаковой ванны и верхней частью кармана остается 20-30 мм, устанавливают и прижимают к свариваемым кромкам переднюю часть формирующего устройства так, чтобы ее верхний срез возвышался над верхом кармана от 45 до 50 мм. Зазор между формующим устройством и изделием уплотняют (замазывают) глиной.
После поднятия верхней части формирующего устройства на (55±5) мм выше горизонтального диаметра дальнейший подъем аппарата прекращают и включают вращение изделия.
При заварке кольцевого зазора необходимо периодически проверять положение электродов в зазоре, режим сварки, подход электродов к формирующему устройству, глубину шлаковой ванны, плотность прилегания формирующего устройства. Температура охлаждающей воды должна быть не более 60 °С на выходе из формирующего устройства.
После поворота изделия от 0,3 до 0,4 оборота в процессе сварки начальный участок шва вырезают газовой резкой по шаблону с шириной зазора 28-32 мм.
Перед замыканием шва (рисунок 4, а) начальный участок подогревают газовыми горелками вместе с подъемом аппарата для замыкания шва и заканчивают, когда шлаковая ванна касается начала замыкания шва (рисунок 4, б).
Вращение изделия прекращают и включают подъем аппарата тогда, когда прямолинейная часть начала шва займет вертикальное положение (рисунок 4, а).
При подъеме аппарата до начала шва контролируют расстояние от электродов при их остановке до формирующего устройства. Непосредственно перед подходом уровня шлаковой ванны к началу шва внутреннюю часть формирующего устройства поднимают вдоль начала шва на 50-60 мм и плавно снижают скорость подачи электродов на (30±10) м/ч без изменения напряжения сварки.
С момента касания расплавленным шлаком ванны начала шва и по мере сужения плавильного пространства мундштуки сближают и уменьшают амплитуду колебания электродов.
После сварки вертикальной части начала шва подъем аппарата прекращают и включают вращение изделия. По мере уменьшения амплитуды колебаний электродов уменьшают напряжение на (4±1) В и снижают скорость подачи электродов, обеспечивая скорость сварки 0,3-0,35 м/ч.
При уменьшении амплитуды колебаний до 30 мм нижний электрод выводят из работы, прекратив его подачу и установив на изделие над формирующим устройством поперечную металлическую планку для перегорания электрода, если электрод при возвратно-поступательном перемещении (рисунок 4, в) достигнет планки.
После вывода нижнего электрода расстояние между средним и верхним электродами увеличивают с 55 до 85 мм (рисунок 4, г) и уточняют подход электродов к формирующему устройству. По мере уменьшения плавильного пространства выводят из работы средний электрод аналогично выводу нижнего электрода (рисунок 4, д). Повышают напряжение на (6±1) В и скорость подачи верхнего электрода на (50±10) м/ч, корректируя его подход к формирующему устройству (рисунок 4, е). Через (4±1) мин начинают постоянно снижать напряжение и скорость подачи проволоки.
