ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ТЕРМИТНОЙ СВАРКИ ДЛЯ СВАРКИ РАЗЛИЧНЫХ ДЕТАЛЕЙ И КОНСТРУКЦИЙ

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ, КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И РАЗМЕРЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ ТЕРМИТНОЙ СВАРКОЙ И ОБОЗНАЧЕНИЕ ИХ НА ЧЕРТЕЖАХ

Соединения полос и стержней. Для соединения стальных полос и стержней применяется термитно-тигельная сварка. Может быть использована и термитно-муфельная сварка с осадкой, аналогичная той, что применяется для соединения стальных проводов сигнализации и связи. Однако такой способ менее удобен, так как требует точной подгонки стыка и применения более громоздких и сложных приспособлений, чем при тигельной сварке.

Разработана сварка стержней диаметром 12,14 и 16 мм и полос сечением 25 х 4; 30 х 4; 40 х 4 и 40 х 5 мм, что охватывает основные случаи, встречающиеся в монтажной практике. Возможна сварка как встык, так и внахлестку. Однако преимущественное распространение получили только нахлесточные соединения, не требующие подгонки стыков. Сварка внахлестку характеризуется полным проплавлением в целом месте обеих свариваемых полос или стержней по всему их сечению.

При сварке встык происходит расплавление кромок и заполнение зазора между ними термитным металлом. Могут свариваться полосы или стержни разных сечений, а также полосы со стержнями в различных комбинациях.

Для выполнения ответвления одну из полос (ответвление) предварительно загибают и приваривают к другой внахлестку. Если позволяет место (траншея), можно сначала сварить обе полосы или оба стержня, лежащих в одну линию, а затем отогнуть полосу или стержень ответвления.

Соединение контура заземления. Для соединения контура заземления с заземлителем возможна непосредственная их сварка. Однако такая операция нецелесообразна, так как в зависимости от размеров сечений заземлителей (уголков) требуется большое число типоразмеров форм. Поэтому на практике соединение обычно выполняют через промежуточную деталь — отрезок круглой стали диаметром 12—16 мм (флажок). Флажок заблаговременно, в условиях монтажнозаготовительного участка (мастерской), приваривают к уголку с помощью электросварки. После забивки электрода и укладки контура заземления флажок отгибают и приваривают внахлестку к контуру. В случае если заземлитель выполняется в виде стержня, завинченного в грунт, то конец этого стержня подгибают и также приваривают внахлестку к контуру.

Перед осуществлением термитной сварки крупногабаритной детали следует провести химический анализ ее материала на содержание основных примесей.

На основании результатов химического анализа устанавливают, какими элементами необходимо провести легирование термитной стали, и затем производят расчет количества легирующих элементов и наполнителя, который вводят в термитную шихту.

Затем определяется общее количество термитной шихты, которая необходима для выполнения сварки конкретной детали. Для этого подсчитывают объем все сварочной зоны в целом, литниковой системы и выпорной системы с учетом прибыльной части.

Перед началом сварки осуществляется газовая обрезка поверхностей, которые подлежат сварке. После обрезки выполняют зачистку поверхности стыка.

Затем производится фиксация взаимного расположения деталей, которые подлежат сварке. Фиксация осуществляется при помощи прихваток, выполняемых электросваркой по фиксированному зазору при помощи технологических перемычек.

После прихватки одна из свариваемых частей раскрепляется для обеспечения возможности ее свободного перемещения под действием термического цикла сварки.

Термитная сварка крупных чугунных изделий. Термитная сварка крупных чугунных деталей дает большой экономический эффект, особенно для восстановления технологического оборудования металлургического производства: различных ковшей, изложении, поддонов, а также всевозможных станин.

Осуществляя термитную сварку крупногабаритных деталей из чугуна, необходимо всегда иметь в виду их повышенную склонность к температурным изменениям. При нагреве чугуна выше характерной критической температуры и последующего ускоренного охлаждения он становится хрупким.

Во время сварки на участке, граничащем с термитным металлом, чугун претерпевает разогрев выше критической температуры. Чтобы избежать появления хрупких структур на этом участке соединения, необходимо снижать скорость его охлаждения путем нагрева прилегающих смежных участков соединения.

Главным из обязательных условий для получения качественных соединений при термитной сварке деталей из чугуна является предварительный подогрев. Кроме местного подогрева непосредственно в зоне сварки до температуры порядка 900 °С, обычно выполняется общий подогрев детали до температуры 450—500 °С.

При сварке жестких чугунных деталей типа замкнутых рам необходимо предусмотреть меры по предотвращению возникновения в них высоких напряжений, приводящих к возникновению дефектов в виде трещин, и разрушению детали. В этом случае применяется общий компенсационный подогрев.

Величина усадки термитного металла примерно в 2 раза превышает величину усадки чугуна. При большом значении отношения длины свариваемого сечения к его толщине могут возникать поперечные трещины. В силу этого термитная сварка применяется для соединения чугунных деталей в том случае, когда ширина деталей превосходит их толщину не более, чем в 7—8 раз.

При наличии в тонкой детали протяженных трещин ее целесообразно доломать по оси трещины на две части и затем выполнить сварку всего сечения. Трещины с малым раскрытием обычно раскрывают и удлиняют в направлении их распространения. Такое мероприятие обеспечивает стабильный провар.

Сварку удлиненных стыков следует выполнять в вертикальном положении, для создания благоприятной ситуации для удаления в прибыльную часть песка и шлака. При сварке в горизонтальном положении производят «промывку» швов термитным металлом, что позволяет исключить скопления вредных примесей в шве.

Термитная сварка рельсов. На железнодорожном транспорте широко применяется термитная приварка электросоединений к рельсам. Для этого используется специальный термит, состоящий из окислов меди, сплава меди с алюминием и ферромарганца. Сжигается этот термит в тигель-форме из жаропрочного графита, способного выдержать несколько сот плавок.

При сгорании термитной шихты получается марганцовистая бронза, которая приваривает стыковой соединитель к рельсу. Таким же термитом, но с применением специальной сварочной оснастки производится приварка заземляющих устройств к мечтам линий высоковольтных электропередач и контактной сети.

Трещины в головке, участки пробуксовки и другие дефекты рельсов устраняют термитной наплавкой, которая состоит из следующих операций.

  • 1. Поврежденное место рельса вырезается газом до здорового металла.
  • 2. Устанавливается форма.
  • 3. Производится предварительный подогрев горелкой наплавляемого участка до 900—950 °С. При этом желательно применять горелку с прямолинейным соплом, рабочая ширина которого равна ширине головки рельса.
  • 4. Заливка термитной сталью. Чтобы получился качественный провар, термитную сталь из тигля льют непосредственно на ремонтируемый участок рельса. Между запорным устройством тигля и наплавляемой поверхностью рельса необходимо выдерживать расстояние не более 150 мм, чтобы уменьшить разбрызгивание заливаемой стали.
  • 5. После этого удаляют формы, обрубают шлак, обрезают газом излишки наплавленного металла и шлифуют рабочие поверхности.
  • 6. Для повышения износоустойчивости наплавляемой термитной стали в термитную шихту вводят несколько повышенное количество легирующих элементов — ферромарганца и углерода.

Термитная сварка стыков узкоколейных рельсов без предварительного подогрева может применяться в горной и лесной промышленности. Для этого используют такие же сухие формы, как и при термитной сварке арматурных стержней.

Количество термита для сварки стыка без предварительного подогрева удваивается. Это компенсируется высокой производительностью (7—10 мин) на один стык и компактностью применяемой оснастки.

Сварка электродренажной защиты на трубопроводах. На действующих газопроводах для предохранения их от разрушения почвенной коррозией осуществляется элекгродренажная защита — привариваются стальные стержни, которые подключаются к источникам постоянного тока. Стальные стержни приваривают только термитом. Использование других видов сварки — электрической или газовой — недопустимо, так как в ходе сварки может произойти прожог труб, по которым подается горючий газ под давлением. Термит для приварки стержней дренажной защиты состоит из железоалюминиевой шихты с введением в нее дополнительно магния и ферромарганца.

Для сварки стальных проводов широко применяют спрессованный в цилиндрические шашки термит, который состоит из 25% металлического магния и 75% железной окалины.

Магниевый термит применяется потому, что при сгорании он не образует жидких шлаков.

Термитно-муфельная шашка, сгорая в течение нескольких секунд, выделяет большое количество тепла, причем размеры шашки после окончания термитной реакции остаются неизменными. Это и позволяет с большим успехом использовать магниевый термит в качестве концентрированного источника местного подогрева стыков проводов, которые после необходимой выдержки осаживаются специальными клещами.

При строительстве электрических установок высокого напряжения часто приходится сваривать стыки многопроволочных проводов. Перед сваркой производят механическую подготовку и обезжиривание стыков, закладывают подготовленные концы проводов в цилиндрический термитный патрон и закрепляют их в сварочных клещах.

Стык проводов при поджигании термитного патрона и в процессе сварки должен быть в горизонтальном положении.

После осадки проводов клещами процесс сварки заканчивается. Остывший шлак необходимо сбить.

При сварке сталеалюминиевых и алюминиевых проводов со сваренного стыка необходимо удалять металлический кокиль — оболочку термитного патрона.

Обозначение термитной сварки на чертежах. Обозначение сварного соединения производится на сборочных чертежах и чертежах общего вида. Согласно ГОСТ 2.312—72, сварные швы всех типов изображают сплошными линиями (видимый шов) или штриховыми линиями (невидимый шов). К изображениям сварных швов подводят линии-выноски, оканчивающиеся односторонними стрелками. Линии-выноски предпочтительно проводить от видимого шва (рис. 2.1). Условное обозначение шва наносят над полкой линии-выноски (для шва на лицевой стороне), и под полкой — для шва, выполненного на оборотной или невидимой стороне.

  • 1. Вспомогательные знаки (1) могут нести информацию как выполнить сварной шов: по замкнутой линии или после монтажа изделия.
  • 2. Обозначение стандарта на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений:
    • • ГОСТ 5264—80 — стандарт на сварные швы и соединения, выполненные ручной дуговой сваркой покрытыми электродами;
Структура условного обозначение сварного шва

Рис. 2.1. Структура условного обозначение сварного шва:

  • 1 — вспомогательные знаки шва по замкнутой линии и монтажного шва;
  • 2 — стандарты на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений;
  • 3 — буквенно-цифровое обозначение шва по стандарту на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений; 4 — условное обозначение способа сварки по стандарту на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений;
  • 5 — знак треугольника и размер катета по стандарту на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений; 6 — для прерывистого шва размер привариваемого участка или размер шага (для шва контактной сварки расчетный размер диаметра точки или размер шага); 7, 8, 9 — вспомогательные знаки
  • • ГОСТ 11534—75 — стандарт на сварные швы и соединения, выполненные ручной дуговой сваркой покрытыми электродами под острыми и тупыми углами;
  • • ГОСТ 14771—76 — стандарт на сварные швы и соединения, выполненные сваркой в среде защитных газов;
  • • ГОСТ 23518—79 — стандарт на сварные швы и соединения, выполненные сваркой в среде защитных газов под острыми и тупыми углами;
  • • ГОСТ 16037—80 — стандарт на сварные соединения стальных трубопроводов (основные типы, конструктивные элементы и размеры);
  • • ГОСТ 14806—80 — стандарт на дуговую сварку алюминия и его сплавов толщиной от 0,8 до 60 мм;
  • • ГОСТ 14776—79 — стандарт на сварные электрозаклепочные соединения, выполненные сваркой в среде защитных газов и под слоем флюса.

Перечень стандартов, используемых при соединении металлов с помощью сварки, велик, а использование конкретного стандарта определяется исходя из применяемого способа сварки. Не имеют специального стандарта соединения, выполненные газовой сваркой. Однако в стандарте ГОСТ 16037—80 регламентируется использование газовой сварки на стальных трубопроводах.

3. Буквенно-цифровое обозначение шва по стандарту на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений.

Возможные буквы проставляются по первой букве типа соединения: С, Т, Н, У. После буквы в обязательном порядке должна быть проставлена цифра (порядковый номер шва в стандарте), указывающая конструктивные элементы подготовки свариваемых кромок и конкретные условия выполнения сварного соединения. Так, С1. ..., С37 и т.д. Существует всего два типа нахлесточных соединений: Н1 — соединение проваривается по одной стороне, указанной на чертеже, Н2 — нахлесточное сварное соединение проваривается по двум сторонам. Величина нахлеста элементов регламентируется стандартом.

4. Условное обозначение способа сварки по стандарту на типы и конструктивные элементы швов сварных соединений.

Данную позицию допускается не проставлять, когда из стандарта понятно, что за способ сварки при этом используется. ГОСТ 5264—80 — стандарт на сварные швы и соединения, выполненные ручной дуговой сваркой покрытыми электродами, не требует дополнительного обозначения. ГОСТ 14771—76 не раскрывает конкретный способ сварки, так как сварка в среде защитных газов включает несколько способов: ИН — в инертном газе неплавящимся электродом, ИНп — в инертном газе неплавящимся электродом с использованием присадочного материала, УП — плавящимся электродом в среде углекислого газа, ИП — плавящимся электродом в среде инертного газа; Тр — термитная сварка. Поэтому в данном случае обязательно проставлять обозначение способа сварки. Стандарты, требующие дополнения по способу сварки: ГОСТ 8713-79 (ред. 1993 г.), ГОСТ 14776-79, ГОСТ 16037-80 (ред. 1991 г.) идр.

  • 5. Для угловых швов в данной позиции проставляется катет шва, например 14 мм.
  • 6. Для прерывистых швов проставляется длина провариваемого участка, для электрозаклепочных и точечных соединений проставляется расчетный диаметр сварной точки, для швов, выполненных роликовой сваркой, — ширина шва, мм.
  • 7. Указывается вид прерывистости соединения и шаг проставления швов: / — соединение с цепным расположением швов; Z — соединение с шахматным расположением сварных швов. Стоит обратить внимание на значения величины шага. Шаг — это расстояние от начала шва до начала следующего шва, а не расстояние между провариваемыми участками (такой смысл часто закладывают в этот размер), т.е. никогда не может быть проставлено обозначение 100/100. Также стоит задуматься о целесообразности следующего обозначения 150/160.

При выполнении сварного соединения гораздо удобнее и быстрее будет проварить шов на проход (от начала до конца стыка), чем проводить разметку для выполнения прерывистых швов. Аналогично и при выполнении сварного соединения с шахматным расположением швов следует рассмотреть необходимость выполнения соединения с указанными параметрами 150 Z 130.

  • 8. Показывают вспомогательные знаки:
    • (~) — усиление сварного шва снять;

WW — наплывы и неровности шва обработать с плавным переходом к основному металлу;

чистота обработки поверхности сварного шва;

| — шов по незамкнутой линии (знак применяют, если расположение шва ясно из чертежа).

9. Показывают вспомогательные знаки, относящиеся к обратной стороне сварного шва (со стороны корня):

О — усиление сварного шва снять;

— чистота обработки поверхности сварного шва;

.WW. — наплывы и неровности шва обработать с плавным переходом к основному металлу.

Если указанные знаки стоят под линией выноски, то они относятся к обратной стороне шва.

Возникают случаи, когда сварной шов видимый, но его необходимо выполнить с невидимой стороны, при этом основная надпись обозначения сварного шва записывается под линией-выноской (см. рис. 2.1).

Для более удобного чтения чертежа используется ряд упрощений при обозначении сварных швов и соединений.

Применяя при изготовлении сварной конструкции один способ сварки и форму подготовки кромок по одному стандарту, допускается в структуре условного обозначения не проставлять стандарт на основные типы, конструктивные элементы и размеры швов. При этом стандарт на сварку указывают на чертеже в технических требованиях на изготовление данной конструкции. Например, сварка осуществляется по ГОСТ 5264—80 электродами типа Э-50А.

На них наносят порядковый номер шва. Если в следующих сварных соединениях меняется стандарт на сварку, используется другая разделка кромок и т.д., то формируют следующую группу сварных соединений. Порядковый номер группы не указывает последовательность

Обозначение нестандартного сварного шва

Рис. 2.2. Обозначение нестандартного сварного шва

сварки или сборки элементов сварной конструкции. Данную последовательность можно найти лишь в технологической документации.

Если все швы одинаковые и изображены с одной стороны (лицевой или оборотной), порядковый номер швам не присваивается, а швы, не имеющие обозначения, отмечают линиями-выносками.

Нестандартный сварной шов изображается с указанием размеров конструктивных элементов, необходимых для его выполнения, причем границы шва проводят сплошными линиями, а конструктивные элементы кромок в границах шва — сплошными тонкими линиями (рис. 2.2). В технических требованиях обязательно указывают способ сварки. Например, сварка ручная дуговая покрытыми электродами типа Э-46А.

Термитная сварка рельсов выполняется с соблюдением требований ГОСТ Р 57181—2016 «Сварка рельсов термитная. Технологический процесс».

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >