Общие правила сварки судостроительных материалов

Подготовка кромок. При подготовке соединений под сварку кромкам сопрягаемых деталей придают необходимую форму, т. е. производят разделку кромок. Разделку кромок выполняют для того, чтобы обеспечить полное проплавление металла, а также получение поверхности шва с минимальным усилением. Конструктивные элементы разделки кромок для дуговой и электрошлаковой сварки регламентированы государственными стандартами. При соединении встык двух листов, значительно различающихся по толщине, у более толстого делают скос (ласку) на длине, равной пятикратной разности толщины листов. Кроме отмеченных основных соединений стандартами предусматриваются соединения элементов под острым и тупым углами для ручной дуговой сварки и автоматической под флюсом.

Способы сварки. В зависимости от пространственного положения шва различают сварку в нижнем, вертикальном и потолочном положениях, а в зависимости от наклона электрода вдоль шва — сварку вертикальным электродом, сварку углом вперед и углом назад (рис. 4.9).

Рис. 4.9. Способы сварки в зависимости от положения швов и электрода в пространстве:
а — в зависимости от положения швов, б — в зависимости от положения электрода; 1 — сварка в нижнем положении, 2 — сварка вертикальным электродом, 3 — потолочная сварка; I — сварка углом вперед, II — сварка углом назад

Вертикальные швы почти всегда выполняют снизу вверх. Тонкий металл (до 6 мм) или угловые швы встык с небольшим катетом (до 5 мм) сваривают сверху вниз вручную с помощью специальных электродов или полуавтоматов тонкой проволокой в защитном газе. Сварку в потолочном положении выполняют вручную, она является трудоемкой и тяжелой для сварщика операцией.

Сварной шов накладывают за один проход (рис. 4.10, а) при небольшой толщине металла (автоматическая сварка) или за несколько проходов с раскладкой слоев (валиков) по ширине разделки (рис. 4.10, б) или без раскладки (рис. 4.10, в). Первый проход, выполненный в разделку, называют корневым; валик, накладываемый с обратной стороны соединения с V-образной или с несимметричной Х-образной подготовкой кромок — подварочным (слой 1 на рис. 4.10). Перед подваркой соединения корень шва обычно подвергают разделке, выполняемой газовой, воздушно-дуговой строжкой (иногда рубкой).

Рис. 4.10. Способы заполнения разделки кромок: а — за один проход, б и в — за несколько проходов соответственно с раскладкой слоев (валиков) по ширине разделки и без раскладки слоев; 1—7 — слои в шве

Швы тавровых и угловых соединений сваривают вертикальным (при расположении изделия «в лодочку») и наклонным электродами (рис. 4.11). Сварка «в лодочку» ничем не отличается от сварки стыковых швов в разделку. При сварке наклонным электродом, чтобы избежать стекания металла шва на горизонтальный лист, ограничивают катет шва, выполняемый за один проход (8 мм). Внешние формы угловых и стыковых швов характеризуются (рис. 4.12) катетом К, шириной шва В, усилением стыкового (углового) шва q, ослаблением углового шва т и коэффициентом формы усиления стыкового шва ψ=B/q.

Рис. 4.11. Способы сварки угловых швов: а — сплошной угловой шов таврового соединения, б — многосторонний шов прерывистый, в —угловые точечные швы, г — сварка вертикальным электродом при положении тавра «в лодочку», д — сварка наклонным электродом

Рис. 4.12. Элементы правильно сформированных швов:
а — стыкового, б, в, г — угловых

Важным для проведения сварки является выбор способа формирования шва первого прохода с обратной стороны сварного соединения (рис. 4.13). При сварке на весу зазор между кромками не должен превышать 0,5—1 мм для предотвращения протекания жидкого металла. При большем зазоре должны быть применены специальные меры, предотвращающие протекание металла. С этой целью при автоматической сварке под флюсом применяют флюсовую подушку (желоб, заполненный сварочным флюсом, на который укладывают свариваемые листы).

Рис. 4.13. Схемы способов сварки стыковых соединений:
а — на флюсомедной подкладке, б — на флюсовой подушке, в — на скользящем медном ползуне, г — на весу; 1 — верхний слой флюса; 2— шлаковая корка, 3 — медная подкладка, 4 — воздушный шланг для поджима, 5 — нижний слой флюса, 6 — скользящий медный ползун, 7 — электрод

При изготовлении судовых конструкций исключительно важны способы односторонней сварки листов встык с формированием шва с обратной стороны. Эти способы освобождают от необходимости кантовки изделия и значительно снижают трудоемкость работ. Для формирования шва с обратной стороны может быть применена флюсовая подушка, но лучшие результаты дают флюсомедная подкладка, медная подкладка с желобом и керамическая подкладка одноразового использования, например БФК-1.

Стыковые и сплошные угловые швы при автоматической сварке, как правило, выполняют напроход — за один прием в одном направлении от начала до конца соединения (рис. 4.14, а), а в ряде случаев (повышенная жесткость конструкции) — от середины к краям (рис. 4.14, б). При ручной сварке часто применяют обратноступенчатый способ выполнения шва (рис. 4.14, в) при сохранении общего направления движения сварщика, напроход или от середины листа к его краям. При этом облегчается процесс сварки и уменьшаются поперечные деформации сварного соединения.

Рис. 4.14. Приемы выполнения швов по длине:
а — напроход, б — от середины к концам, в — обратноступенчатым методом, г — сварка блоками, д — сварка каскадом, е — сварка горкой; 1—20 — слои в шве

При ручной и полуавтоматической сварке толстого металла в целях уменьшения поперечных деформаций применяют один из способов, показанных на рис. 4.14, г, д, е: сварку блоками 1—IV, сварку каскадом с перевязкой слоев 1—7 и сварку горкой.

Сборку соединений под дуговую сварку чаще всего производят прихватками — короткими сварными швами. В особых случаях детали соединяют с помощью гребенок.