|
Данные конструкции по сравнению с клепаными и болтовыми имеют ряд преимуществ: меньший вес, более простые конструктивные формы, отсутствие ослаблений в стыках (коэффициент использования болтовых и заклепочных стыков - 0,8...0,9 вследствие наличия отверстий), возможность достижения полной герметичности стыковых соединений, значительная экономия металла, достигающая в решетчатых конструкциях 10... 15%, а в сооружениях со сплошной стенкой 15-20%; меньшая трудоемкость.
Уменьшение веса сварных конструкций по сравнению с клепаными достигается вследствие полного использования поперечных сечений элементов; отсутствия соединительных косынок, планок, накладок и пр.; меньшей затраты металла на сварные швы (1...3% веса конструкций вместо 3...5% при заклепках) применения более рациональных поперечных сечений элементов.
Элементы стальных конструкций соединяют главным образом электродуговой (ручной, автоматической, полуавтоматической), электрошлаковой и газоэлектрической сваркой. Другие виды сварки - газовая, газопрессовая, холодная, ультразвуковая, сварка трением - имеют ограниченное применение.
Электродуговая сварка представляет собой процесс соединения металлов свариваемых элементов и электрода посредством их местного нагрева до жидкого или высокопластичного состояния с последующей совместной кристаллизацией при остывании. Местный нагрев стыкуемых элементов основан на возникновении и поддержании дугового разряда между металлическим электродом и свариваемыми элементами.
При ручной электродуговой сварке обеспечение стабильного режима данного процесса (постоянства дуги) и перемещение электрода производится сварщиком, поэтому качество сварного шва зависит в основном от его квалификации. Ручная сварка производится плавящимся (металлическим) электродом, на который заранее под давлением наносится слоем 0,5... 3 мм покрытие - обмазка. При плавлении электрода обмазка образует шлаки и газы, защищающие шов от проникновения азота и кислорода воздуха, замедляющие остывание шва, улучшающие химический состав наплавленного металла, стабилизирующие горение дуги. Составы обмазок весьма разнообразны, ведутся большие работы по их совершенствованию и поэтому электроды классифицируют не по составу обмазок, а по результатам механических испытаний образцов наплавленного металла и сварных соединений.
 |
Обозначение типа электрода для ручной сварки - буквенно-цифровое, например Э50А означает электрод с временным сопротивлением наплавленного металла 490 МПа (50 кгс/мм2), буква А характеризует повышенное качество стали вследствие ограниченного содержания серы и фосфора.
Нормами предусмотрены электроды Э42, Э424, Э46, Э46А, Э50, Э50А, Э60, Э70, Э85. Области применения электродов различных типов определяются группой конструкций, климатическим районом строительства, марками сталей свариваемых конструкций. Электродуговая сварка производится постоянным или переменным током при напряжениях для ручной сварки 15...60 В и силе тока 200...500 А. Качество сварки зависит от глубины провара основного металла, т. е. проникновения наплавленного металла в основной. Нормальная глубина провара составляет 1,5...2 мм.
Для соединения ручной электродуговой сваркой элементов из алюминиевых сплавов разработаны специальные электроды, однако такая сварка возможна лишь при нижнем положении шва. Ручная сварка является трудоемким процессом. Ее распространение, особенно при монтаже стальных конструкций, объясняется универсальностью и возможностью производить работы в труднодоступных местах.
Автоматическая электросварка под флюсом отличается от ручной тем, что перемещение электрода производится не сварщиком, а специальным механизмом - автоматической головкой; защита шва осуществляется слоем сыпучего материала определенного состава (флюса), который насыпается автоматически перед электродом. Электрод (проволока без обмазки), непрерывно разматываясь с бухты, подается автоматической головкой. Дуга замыкается под слоем флюса; постоянство ее поддерживается автоматически. В процессе сварки флюс расплавляется и надежно защищает наплавленный металл.
Вследствие повышенной силы тока (800...2000 А), применяемого при автоматической сварке, а также хорошей защиты наплавленного металла шлаковой коркой сварные швы получаются однородными, плотными, с глубоким проваром и высокими механическими свойствами. Положительная роль флюса - гранулированного шлака на марганцовистой и силикатной основе - заключается в легировании металла шва и улучшении его структуры за счет медленного остывания металла под защитной Коркой флюса. Повышенная сила тока позволяет производить сварку с большой скоростью (40...50 м/ч за один проход), что в 5... 10 раз быстрее, чем при ручной сварке. За счет стабильности режима горения дуги при автоматической сварке получается экономия электродной проволоки и электроэнергии на 40...50%.
Полуавтоматическую сварку под флюсом, качество шва при которой несколько ниже, чем при автоматической, применяют для наложения швов в местах, неудобных для использования сварочного автомата. Отличие от автоматической сварки состоит в том, что тонкую электродную проволоку подают к месту действия механизированным способом по гибкому шлангу, а перемещение электрода по шву производят вручную. Полуавтоматический процесс этого типа рационально применять для коротких, но достаточно ответственных швов сварных соединений. В настоящее время получает распространение полуавтоматическая сварка порошковой проволокой в виде стальной трубки с апрессованным внутри порошком-флюсом. Такое соединение должно вытеснить ручную, так как может выполняться в труднодоступных местах и обеспечивать хорошее качество шва при высокой производительности.
Электрошлаковую сварку применяют для стыкования вертикальных листов большой толщины (до 300 мм). Этот вид сварки основан на расплавлении электродов во флюсе вследствие высокой температуры, возбуждаемой током большой силы (до 3000 А). Для производства сварки в зазор стыка, закрытый с двух сторон ползунками, засыпают флюс и вставляют некоторое количество электродов, обеспечивающее необходимый объем наплавленного металла для заполнения зазора стыка.
Газоэлектрическую сварку используют для элементов из малоуглеродистых сталей и алюминиевых сплавов. При сварке стальных конструкций в качестве защитной среды применяют подводимый к специальной горелке углекислый газ, который обтекает плавящийся проволочный электрод. Благодаря высокой температуре газа, нагретого дугой, металл остывает медленно и шов получается плотным, с большой глубиной провара.
При сварке элементов из алюминиевых сплавов необходимо предохранять расплавленный металл от окисления. При сварке в среде инертного газа (аргона) образования окисной пленки не происходит и улучшается режим горения дуги. Сварка может производиться неплавящимся (вольфрамовым) электродов и присадочным металлом или с помощью плавящегося электрода (рис. 5.3). Первый вид сварки рационален для листов толщиной 1...8 мм. Листы толщиной от 6 до 40 мм сваривают плавящимся электродом.
Качество сварных соединений конструкций из алюминиевых сплавов зависит от химического состава основного металла, его обработки и вида электродов, а также от подготовки свариваемых поверхностей - их очистки, обезжиривания и травления.
|
