Для комплектования подвесных машин применяют клещи типов КТГ–75–1, КТГ–75–2 и КТГ–75–3, оборудованные электронным регулятором, позволяющим устанавливать продолжительность цикла сварки в пределах 0,04–1,5 с. Сварочные клещи связаны с машиной гибкими токоподводящими кабелями и шлангами для подвода к электродам воздуха или воды (для охлаждения электродов и создания необходимого давления сжатия). Давление сжатия достигает 10 МПа.
Машина марки МТПП–75 имеет подвесной сварочный трансформатор, состоящий из сердечника, первичной и вторичной обмоток. От первичной обмотки сделаны отводы к переключателю для ступенчатого регулирования вторичного напряжения. Вторичная обмотка имеет два витка, которые с помощью двух медных планок могут быть соединены параллельно или последовательно, что позволяет изменять вторичное напряжение в пределах 5–19 В. Рабочим инструментом машины являются сварочные клещи, которые соединены со вторичной обмоткой двумя кабелями, состоящими из гибких медных проводов, заключенных в резинотканевый шланг. Кабели имеют внутреннее водяное охлаждение, позволяющее работать при высоких плотностях тока. Для создания усилия в клещах применяют пневматические цилиндры.
Выпускают подвесные машины марок МТП–806 и МТП–807 с технической характеристикой, близкой маркам МТПП–75 и МТПГ–75. Управление этими машинами осуществляется аппаратурой на полупроводниках и тиристорах. Кроме этих машин используются более мощные (170 кВ×А) и быстродействующие подвесные машины типа МТП–1203 с клещами типов КТГ–12–3–1 и КТГ–12–3–2.
Для выполнения шовной сварки применяются машины общего назначения (универсальные) и специализированные, различной конструкции. Так, универсальная машина марки МШ–2001–1 предназначена для сварки прочноплотных швов изделий из низкоуглеродистых и легированных сталей. Машина состоит из станины, на которой укреплены нижняя и верхняя электродные головки. Вращение верхнего ролика осуществляется приводом. Над приводом вращения расположены переключатель скорости и регулятор цикла сварки. Внутри корпуса находятся сварочный трансформатор, автоматический выключатель и игнитронный контактор. Усилие сжатия создается пневматическим устройством и регулируется воздушным редуктором. Номинальная мощность машины 130 кВ×А, сварочный ток 20 кА, скорость сварки в пределах 0,4–4,5 м/мин. На машине можно сваривать сталь толщиной в пределах от 0,5+0,5 мм до 1,8+1,8 мм.
Машина марки МШ–3201 аналогична по конструкции, но более мощная (323 кВ×А). При сварочном токе 32 кА допускает сварку стали толщиной 0,8+2,5 мм до 4 ±2,5 мм при скорости сварки 0,4–4,5 м/мин. Для сварки крупногабаритных деталей из легированных сталей, жаропрочных и титановых сплавов применяется машина марки МШВ–1601, в конструкции которой предусмотрена возможность привода вращения верхнего или нижнего ролика. Это позволяет в зависимости от формы, габаритов и сочетаний толщин изделий выбирать оптимальный вариант привода. При номинальной мощности 130 кВ×А и сварочном токе 16 кА машина допускает сварку прочноплотным швом детали толщиной 0,3–3 мм со скоростью 0,2–8 м/мин.
Синхронный игнитронный прерыватель тока типа ПИШ позволяет получать равные по числовому значению длительности импульсы тока через одинаковые паузы. Длительность импульса и паузы регулируется независимо в пределах 0,02–0,38 с. Таким образом, прерыватель одновременно выполняет роль регулятора времени. В настоящее время на машинах устанавливают более совершенные прерыватели тока типа ПСЛ на полупроводниковых элементах. Длительность импульса тока и пауз регулируется дискретно в пределах 1–20 периодов с частотой питающей сети. Это обеспечивает практически абсолютно точный отсчет времени.
Глава 15
Технология производства сварки легированных сталей
Легирующие элементы
Легированными называют стали, содержащие специально введенный элемент для придания стали определенных свойств и структуры. В зависимости от содержания легирующих элементов стали подразделяют на низколегированные (с содержанием легирующих компонентов, кроме углерода, не более 2,5 %), среднелегированные (с содержанием легирующих компонентов, кроме углерода, 2,5–10 %) и высоколегированные (с содержанием легирующих компонентов, кроме углерода, свыше 10 %).
Свариваемость легированных сталей оценивается не только возможностью получения сварного соединения с физико-механическими свойствами, близкими к свойствам основного металла, но и возможностью сохранения специальных свойств: коррозионной стойкости, жаропрочности, химической стойкости, стойкости против образования закалочных структур и др. Большое влияние на свариваемость стали оказывает наличие в ней различных легирующих примесей: марганца, кремния, хрома, никеля, молибдена и др. Влияние кремния и марганца на свариваемость стали уже рассматривалось, остановимся на других элементах.
Хром содержится в низколегированных сталях до 0,9 %. При таком содержании он не оказывает существенного влияния на свариваемость стали. В конструкционных сталях хрома содержится 0,7–3,5 %, в хромистых – 12–18, в хромоникелевых – 9–35 %. С повышением содержания хрома свариваемость стали ухудшается, так как, окисляясь, хром образует тугоплавкие оксиды Cr2О3, резко повышает твердость стали в зоне термического влияния, образуя карбиды хрома, а также способствует возникновению закалочных структур.
Никель содержится в низколегированных сталях до 0,6 %, в конструкционных сталях – 1,0–5 %; в легированных сталях – 8–35 %. Никель способствует измельчению кристаллических зерен, повышению пластичности и прочностных качеств стали и не снижает свариваемости.
Молибдена в теплоустойчивых сталях содержится от 0,15 до 0,8 %, в сталях, работающих при высоких температурах и ударных нагрузках, – 3,5 %. Молибден способствует измельчению кристаллических зерен, повышению прочности и ударной вязкости стали, но ухудшает свариваемость стали, так как способствует образованию трещин в металле шва и зоне термического влияния. В процессе сварки легко окисляется и выгорает, поэтому требует специальных мер для надежной защиты от выгорания при сварке.
Ванадий содержится в сталях до 1,5 %. Он придает стали высокую прочность, повышает ее вязкость и упругость, но при этом ухудшает свариваемость, так как способствует образованию закалочных структур в металле шва и околошовной зоны. При сварке легко окисляется и выгорает.
Вольфрам содержится в сталях от 0,8 до 18 %. Значительно повышает твердость стали и теплостойкость. Снижает свариваемость стали, в процессе сварки легко окисляется и выгорает.
Титан и ниобий содержатся в нержавеющих и жаропрочных сталях в пределах 0,5–1,0 %. Они являются хорошими карбидообразователями и препятствуют образованию карбидов хрома. При сварке нержавеющих сталей ниобий способствует образованию горячих трещин.
Сварка низколегированных сталей
Низколегированные стали содержат углерода до 0,25 % и легирующих примесей до 3 %. Они относятся к категории удовлетворительно свариваемых сталей. Стали этих групп относятся к хорошо сваривающимся практически всеми видами сварки сталям.
Основные требования при их сварке – обеспечение равнопрочности сварного соединения основному металлу, отсутствие дефектов, требуемая форма сварного шва, производительность и экономичность. Следует учитывать, что при содержании в стали углерода более 0,25 % возможно образование закалочных структур и даже трещин в зоне сварного шва. Кроме того, выгорание углерода вызывает образование пор в металле шва.
Сталь марки 15ХСНД сваривают вручную электродами типа Э50А или Э55А. Наилучшие результаты дают электрод типа УОНИИ–13/55 и электрод ДСК–50.
Сварку электродами типа ДСК–50 можно выполнять переменным током, но лучшие результаты дает сварка постоянным током обратной полярности. Многослойную сварку следует производить каскадным методом.
Чтобы предупредить перегрев стали, следует выполнять сварку при токах 40–50 А на 1 мм диаметра электрода. Рекомендуется применять электроды диаметром 4–5 мм. Автоматическую сварку сталей 15ХСНД, 15ГС и 14Г2 производят проволокой типа Св–08ГА или Св–08ГА под флюсом АН–348–А или ОСЦ–45 при высоких скоростях, но при малой погонной энергии. В зимних условиях сварку конструкций из стали марки 15ХСНД можно производить при температурах не ниже –10 °C. При более низких температурах применяют предварительный подогрев зоны сварки на ширине до 120 мм по обе стороны шва до температуры 100–150 °C. При температуре –25 °C сварка не допускается.
