Метал і зварювання в будівництві

При зварюванні корозієстійких сталей не допускається збудження дуги на основному металі і попадання бризок на основний метал. Складки, заглиблення, щілини, непровари можуть бути джерелом корозії. Кращу корозієстійкість мають гладкі шви з плавним переходом до основного металу. Не рекомендується зачищати шов пневматичним зубилом або іншим способом, при яких утворюються вм'ятини, задирки тощо.

Для зменшення вигоряння легуючих елементів зварювання необхідно виконувати короткою дугою без коливальних рухів кінцем електрода. При зварюванні в аргоні деяких аустенітних сталей на межі сплавлення спостерігається утворення пор. Недопущення появи пор досягають уведенням до аргону 2-5% кисню. Решта вимог такі самі, як і при зварюванні вуглецевих сталей.

Для зварювання високолегованих сталей і сплавів використовують зварювання плавленням усіх видів. Ручне дугове зварювання покритими електродами виконують при знижених струмах [Ізв = (15^35)іе], на постійному струмі зворотної полярності, нитковими валиками без коливальних рухів, короткою дугою. Використовують електроди із стрижнем такого ж хімічного складу, як і основний метал, з урахування:.: показників.

19. Зварювання алюмінію та його сплавів

Алюміній має низьку міцність (в 10 * 107 Па), тому його застосовують в основному в хімічному аппаратостроєнні, для віконних і дверних плетінь і декоративних виробів у будівництві. Він має малу щільність (2,7 г/см3), підвищеної корозійною стійкістю і великою пластичністю в порівнянні з низьковуглеводною сталлю.

Підвищену міцність мають сплави алюмінію з марганцем, магнієм, кремнієм, цинком і міддю.

Алюміній і його сплави поділяють на ливарні і деформуючі (катані, пресовані, куті). Деформуючі сплави підрозділяють на термічно нестійкі, до яких відносяться сплави алюмінію з марганцем і магнієм, і термічно стійкіші, до яких відносяться сплави алюмінію з міддю, цинком, кремнієм.

Найбільш високою міцністю володіють термічно стійкіші алюмінієві сплави. Наприклад, механічні властивості дюралюмінію марки - Д16 (3,8-4,9% міді, 1,2-1,8% магнію, 0,3 -- 0,9% марганцю, інше -- алюміній) наступні: до термічної обробки в = 22 * 107 Па і = 2%; після термічної обробки в = 42 * 107 Па і =18%.

Термічно зміцнені алюмінієві сплави разупрочняются при зварюванні.

З термічно неупрочняемых сплавів найбільшою міцністю володіють сплави системи А1 - Мg - Т1, наприклад сплав Амг6, механічні властивості якого наступні: в = (32 38) * 107 Па, т = (1618)-107 Па, =15-20% і аn = (34) * 105 Дж/м2. Конструкції з алюмінієво-магнієвого сплаву марки Амг6 виготовляються в основному звареними.

Зварюваність алюмінію і його сплавів. Алюміній і його сплави мають велику теплопровідність, теплоємність і сховану теплоту плавлення. Теплопровідність алюмінію в три рази вище теплопровідності низьковуглеводної стали; при нагріванні від 20 до 600 0С різниця в теплопровідності ще більш зростає. Отже, зварювання алюмінію і його сплавів повинні виконуватися з відносно могутнім і концентрованим джерелом нагрівання.

Коефіцієнт лінійного розширення алюмінію в два рази вище, ніж коефіцієнт розширення заліза. Це сприяє збільшеним деформаціям і коробленню при зварюванні алюмінієвих виробів.

Низька питома щільність (2,7 г/см3) і температура плавлення (660 °С) алюмінію в порівнянні з високою питомою щільністю оксиду алюмінію А12О3 (3,85 г/см3) і його температурою плавлення (2050 °С) утрудняють процес зварювання. Тугоплавкий і важкий оксид може залишатися в металі і знижувати працездатність звареного з'єднання. При зварюванні алюмінію і його сплавів необхідно застосовувати різні способи боротьби з оксидом А12О3. В усіх випадках поверхня металу виробу повинна зачищатися безпосередньо перед зварюванням, а процес зварювання повинний протікати з захистом розплавленого металу від дії газів повітря.

Використовують два способи боротьби з оксидом алюмінію: зварювання з розчинником оксидів (електродні покриття, флюси), зварювання без розчинників, але з так називаним катодним розпиленням.

Розчинниками оксиду А12О3 і інших оксидів є галогенні солі щілочноземельних металів (хлористий, фтористий літій і ін.), що розчиняють оксиди і разом з ними піднімаються зі зварювальної ванни в зварювальний шлак. Тому що розчин має знижену температуру плавлення, меншою питомою щільністю і меншою в'язкістю, чим кожен компонент окремо, то він виводиться з металу шва в зварювальний шлак.

Сутність катодного розпилення полягає в тому, що при дуговому зварюванні в аргоні на постійному струмі і тільки при зворотній полярності відбувається дроблення оксидної плівки А12О3 з наступним розпиленням часток оксиду. Тонка оксидна плівка, що покриває зварювальну ванну, руйнується під ударами важких позитивних іонів аргону (атомна вага аргону приблизно в 10 разів важче атомної ваги гелію і тому при зварюванні в гелії катодного розпилення не відбувається), що утворяться при горінні дуги.

Алюмінієві сплави мають підвищену схильність до утворення пір. Пористість металу при зварюванні алюмінію і його сплавів викликається воднем, джерелом якого служить адсорбована волога на поверхні основного металу й особливо зварювального дроту, а також повітря, підсосуваємий у зварювальну ванну. У цьому випадку алюміній у зварювальній ванні взаємодіє з вологою по реакції: 2А1 + ЗН2ОА12О3 + 6Н.

Для одержання безпористих швів при зварюванні алюмінію і його сплавів навіть невеликої товщини іноді потрібен підігрів, що знижує швидкість охолодження зварювальної ванни і сприятливий більш повному видаленню водню з металу при повільному охолодженні. Наприклад, при наплавленні на лист алюмінію товщиною 8 мм безпористий шов можна одержати при підігріві металу до 1500С. При збільшенні товщини металу до 16 мм навіть підігрів до температури 3000С не забезпечує безпористих швів.

Однак підігрівши аркушів для зварювання деяких сплавів варто застосовувати обережно. Наприклад, при зварюванні товстолистових алюмінієво-магнієвих сплавів допускається підігрів до температури не вище 100-150 0С. Більш висока температура підігріву може підсилити пористість шва за рахунок виділення з твердого розчину магнію й утворення при цьому водню по реакції: Мg + Н2О МgО + 2Н. Крім того, при зварюванні підігрітого металу (алюмінієво-магнієвих сплавів) знижуються механічні властивості зварених з'єднань.

При аргонодуговому зварюванню алюмінію і його сплавів боротьбу з порами ведуть за допомогою окисної атмосфери. Найкращі результати виходять при добавці до аргону 1,5% кисню. Окисна атмосфера в районі поверхні зварювальної ванни не дає водневі розчинятися в металі, тому що водень буде знаходитися насамперед в окисленому стані і пори у швах не утворяться.

Види зварювання алюмінію і його сплавів. Деталі з алюмінію і його сплавів можна з'єднувати як зварюванням плавленням, так і зварюванням тиском. Широке поширення одержали наступні види зварювання: ручне або механізоване дугове зварювання електродом, що не плавиться, у захисному інертному газі (в основному в аргоні); механізоване дугове зварювання металевим електродом, що плавиться, у захисному газі; автоматичне дугове зварювання зварювальним дротом, що плавиться, по шарі дозованого флюсу; стикове або крапкове контактне зварювання й ін.

метал сталь електродуговий зварювання шов

20. Зварювання міді та її сплавів

Зварюваність міді. Мідь зварюється погано через її високу теплопровідність, водопровідність і підвищеної схильності до утворення тріщин при зварюванні.

Теплопровідність міді при кімнатній температурі в шість разів більше теплопровідності технічного заліза, тому зварювання міді і її сплавів повинна вироблятися зі збільшеною погонною тепловою енергією, а в багатьох випадках з попереднім і супутнім підігрівом основного металу.

При переході з твердого стану в рідке мідь виділяє велика кількість теплоти (схована теплота плавлення), тому зварювальна ванна підтримується в рідкому стані більш тривалий час, чим при зварюванні стали. Підвищена водопровідність міді утрудняє її зварювання у вертикальному, горизонтальному й особливо в стельовому положеннях.

Водень у присутності кисню робить негативна дія на властивості міді. Водень, що проникає в мідь при підвищених температурах зварювання, реагує з киснем оксиду міді (Сu2О + 2Н Н2О + 2Сu), утворить водяна пара, що, прагнучи розширитися, приводить до появи дрібних тріщин. Це явище при зварюванні міді називають «водневою хворобою». Якщо зварювати мідь покритими мідними електродами без підігріву виробу, що зварюється, (зі швидким охолодженням), то виникають гарячі тріщини.

Однак при зварюванні з підігрівом, що створює умови повільного охолодження, водяна пара в більшості випадків до затвердіння металу виходить назовні; невелика частина водяної пари залишається між шаром зварювального шлаку і поверхнею металу шва. У результаті цього поверхня металу шва після видалення ще гарячого шлаку стає нерівної з дрібними поглибленнями, що можна уникнути при дуже повільному охолодженні шва і шлаку.

Чим більше утримується кисню в міді, що зварюється, тим значніше виявляється «воднева хвороба».

Домішки в міді миш'яку, свинцю, сурми, вісмуту і сірки утрудняють зварювання. Вони практично не розчиняються в міді, не утворять з нею легкоплавкі хімічні сполуки, що, знаходячись у вільному стані, розташовуються по границях зерен і послабляють міжатомні зв'язки. У результаті під дією усадочної сили, що розтягує, у процесі охолодження звареного з'єднання утворяться гарячі тріщини. Тому зміст кожної зі шкідливих домішок (кисню, вісмуту, свинцю в міді й у зварювальних матеріалах) не повинне бути більш 0,03 %, а для особливо відповідальних зварених виробів -- 0,01 %.

Коефіцієнт лінійного розширення міді більше коефіцієнта лінійного розширення заліза, у зв'язку з чим зварювальні деформації при зварюванні конструкцій з міді і її сплавів трохи більше, ніж при зварюванні сталей.

Основні види зварювання міді плавленням: дугова покритими електродами; дугова порошковим дротом, дугова в газі, автоматична дугова під флюсом, плазменна зварювання, газове зварювання й ін.

Зварювання міді покритими металевими електродами дає задовільну якість у випадках, якщо мідь, що зварюється, містить кисню не більш 0,01 %. При змісті в міді кисню в кількостях більш 0,03 % зварені з'єднання мають низькі механічні властивості.

Для зварювання міді застосовують покриті електроди марок ДО-100 (завод «Комсомолець»), ОМЗ-1 (досвідчений Московський завод) і ін. Склад електрода марки ДО-100 наступний: стрижень з металу марки М1; покриття -- плавиковий шпат 12,5%, польовий шпат--15%, феромарганець Мn1, Мn2 -- 47,5%, кремениста мідь (73 -- 75% міді, 23 -- 25% кремнію й інше домішки) -- 25 %.

Зварювання ведуть у нижнім положенні на постійному струмі зворотної полярності. При зварюванні аркушів товщиною більш 6 мм потрібен попередній підігрів основного металу до 300 -- 400 °С.

Газове зварювання мідних аркушів товщиною до 10 мм виконується полум'ям потужністю 150 дм3 ацетилену/год на 1 мм товщини металу. Аркуші більшої товщини зварюють полум'ям з розрахунку 200 дм3/год на 1 мм товщини металу. Зварювання краще робити одночасно двома пальниками з двох сторін відбудовним полум'ям, для того щоб не допускати утворення в зварювальній ванні оксидів міді. Зварювання міді на вуглевоживаючим полум'ям не допускаються, тому що при цьому утворяться пори і тріщини у шві внаслідок утворення З2 і Н2О по реакціях: З + Сn2О-+З2 + 2Сn; Н2 + Сn2ОН2О + 2Сn.

Шов заповнюється за один шар. Багатошарове газове зварювання викликає перегрів металу і тріщини у швах. Щоб уникнути перегріву міді, зварювання варто вести з високими швидкостями нагрівання й охолодження зварених з'єднань.

Метал товщиною до 2 мм зварюють встик без присадочного матеріалу, при товщині 3 мм і більш застосовують скіс крайок з кутом оброблення 90° і притупленням 1,5 - 2 мм. Толсті мідні аркуші зварюють встик з обробленням крайок у вертикальному положенні одночасно з двох сторін двома пальниками. Присадочний дротом служить чиста мідь або мідь зі змістом розкислювачів: фосфору -- до 0,2 % і кремнію -- до 0,15 - 0,30%. Дріт підбирають діаметрами від 1,5 до 8 мм у залежності від товщини аркушів, що зварюються; дріт діаметром 8 мм уживається для аркушів товщиною 15 мм і більш.

Газове зварювання міді виконується з флюсами, що складаються в основному з бури.

Висока якість звареного з'єднання одержують, застосовуючи газофлюсового зварювання, при якій порошкоподібний флюс засмоктується ацетиленом і подається безпосередньо в полум'я пальника від спеціальної установки КГФ-2-66.

Застосуванню проковування металу шва (краще околошовного металу) ще більш поліпшує механічні властивості зварених з'єднань.

21. Зварювання свинцю. Загальні рекомендації

Свинець плавиться при температурі 327° С, при нагріванні легко окислюється, вкриваючись плівкою окису, що має температуру плавлення 850° С.

Газове зварювання свинцю провадять воднево-кисневим, ацетилено-повітряним, ацетилено-кисневим полум'ям газами-замінниками (пропан-бутаном, природним, міським, парами гасу і ін.). Листи завтовшки до 1,5 мм зварюють у стик з відбортовуванням, без присадного металу. Листи завтовшки до 6 мм зварюють у стик без скосу кромок, при більшій товщині кромки скошують під кутом 30--35°.

При зварюванні свинцю застосовують також з'єднання внапусток. Полум'я не повинно мати надлишку кисню. Потужність полум'я повинна бути 15--20 дм/год ацетилену на 1 мм товщини листа. Зварювання провадять з мінімальним кутом нахилу мундштука до поверхні виробу. Швидкість зварювання повинна бути найбільшою. Для товщини З--4 мм вона має дорівнювати 6,5--8 м/год. Присадним металом є свинцевий дріт, діаметр якого (2--2,5) S, де S -- товщина металу, або стрічка із свинцю. Застосовують спосіб зварювання краплями (ванночками). При цьому способі одночасно нагрівають кромки і дріт до початку плавлення, а потім відводять пальник. Крапля стікає на розплавлений метал кромок, змішуючись з ним і утворюючи метал шва. Кожна наступна крапля повинна наполовину перекривати попередню. При товщині понад 8 мм застостовують багатошарове зварювання. Свинець можна зварювати нижнім, вертикальним і стельовим швами. При зварюванні унапусток верхню кромку трохи відгинають і використовують її як присадний матеріал. Для кращого оплавлення металу при зварюванні свинцю і видалення плівки окису можна застосовувати флюс з рівних частин каніфолі і стеарину. Зварювання свинцю провадиться нормальним коротким, полум'ям. Присадний пруток беруть того самого складу,, що й основний метал.

22. Сортамент сталі. Види профілю

1) Сталь толстолистовая. Сортамент включает листы толщиной от 4 до 160 мм; ширина листа может быть получена до 3600 мм, однако ходовая ширина не превышает 2400 мм. Обычная длина листов -- 6 м, но листы шириной до 2500 мм могут иметь длину до 12 м. Большеразмерные листы значительно дороже обычных. Листы толщиной до 26 мм имеют градацию по толщине через 1 мм, далее -- через 2,5 и 10 мм.

В целях уменьшения отходов металла на обрезки устанавливаются заказные размеры по ширине и длине. При ширине листов до 1000 мм заказные ширины должны быть кратными 50 мм, при ширине до 1800 мм и более -- 100 мм, обычные заказные длины находятся в пределах 4,5--6 м.

Толстая листовая сталь идет на листовые конструкции, а также широко применяется в элементах сплошных систем (балках, колоннах, рамах).

2) Сталь тонколистовая. Тонкие листы прокатываются холодным и горячим способами. Холоднокатаные листы имеют толщину от 0,2 до 4 мм и длину до 3,5 м; горячекатаные -- от 0,5 до 4 мм и длину до 4 м. Ширина тонколистовой стали от 600 до 1400 мм.

Тонколистовая сталь применяется при изготовлении гнутых и штампованных тонкостенных профилей, для покрытий резервуаров и зданий, а также в других специальных конструкциях.

3) Сталь широкополосная универсальная благодаря прокатке между четырьмя валками имеет ровные края. Толщина такой стали от 6 до 60 мм с градацией: до толщины 12 мм -- через 1 мм, далее -- через 2 и 5 мм; ширина от 160 до 1050 мм -- с градацией через 10, 20, 50 мм. Универсальная сталь прокатывается длиной от 5 до 18 м; обычные заказные длины 9--12 м. Применение универсальной стали уменьшает трудоемкость изготовления конструкций, в особенности сварных, так как не требуется резки и выравнивания кромок строжкой.

Види арматурної сталі періодичного профілю для будівельних робіт

Література

1. Бондарь В.Х., Шкуратовский Г.Д. Справочник сварщика-строителя. - К.: Будівельник. 1974, - 304., ил.

2. Черняк В.С., Вощанов К.П. Справочник молодого сварщика. - 3-е издание, переработано и дополнено. - М.: Профтехиздат., 1963. - 528 с., ил.

3. Ханапетов М. В. Сварка и резка металлов. - 3-е издание, переработано и дополнено - М.: Стройиздат., 1987. - 288с.

4. М.І. Каховський Посібник електрозварника., Видавництво «Техніка» Київ-1968., видання 2-е, виправлене та доповнене., Рецензент Г. М. Гологовський, інженер.

5. Шевченко Г.Д. Сварка пайка и термическая резка металлов. - М.: Высшая школа, 1966. - 192с., ил.

Размещено на Allbest.ru