В. Д. ВЕСЕЛКОВ, В. И. ЛОГУТЕНОК

СВАРКА

С ДВУСТОРОННИМ
ФОРМИРОВАНИЕМ

ШВА

ИЗДАТЕЛЬСТВО „СУДОСТРОЕНИЕ”
ЛЕНИНГРАД

1976
УДК 621.791.012

В38

Сварка с двусторонним формированием шва. Веселков В. Д.,
Логутенок В. И. Л., «Судостроение», 1976, с. 64.

В брошюре изложены технологические особенности одно-
сторонней автоматической сварки стыковых соединений с дву-
сторонним формированием шва. На базе экспериментальных
данных рассмотрены процессы влияния технологических фак-
торов на формирование лицевой и обратной сторон шва, его
механические характеристики.

Приведены примеры разработки и внедрения сварочной
оснастки для односторонней сварки, разработки поточпых
механизированных линий для изготовления плоскостных судо-
корпусных конструкции. Показана технико-экономическая эф-
фективность применения односторонней автоматической сварки
с двусторонним формированием шва. Брошюра рассчитана
на специалистов сварочного производства в судостроении
и других отраслях промышленности.

Ил. 32. Табл. 12. Литерат. 15 пазв.

Научный редактор проф., канд. техн, наук Ф. Ф. Бенуа

В

31805—042

048(01)—76

78—76

© Издательство «Судостроение», 1976 г.
ВВЕДЕНИЕ

В Директивах XXIV съезда КПСС по девятому пятилетпему
плану развития народного хозяйства СССР предусмотрено произве-
сти в широких масштабах замену ручного труда машинным. Про-
веденная механизация сварочного производства в судостроении
позволила достигнуть высоких показателей: на передовых судо-
строительных заводах уровень механизации сварочных работ
составляет около 70%.

Однако для успешного решения задач, поставленных в девя-
той пятилетке перед судостроением страны, оказалось недоста-
точным осуществить механизацию отдельных операций. Для суще-
ственного повышения производительности труда в корпусостроении
и сокращения сроков постройки необходимо не только механизи-
ровать процесс сварки, но и обеспечить переход к комплексной
механизации изготовления сварпых корпусных конструкций и по-
точному их производству с созданием соответствующих сборочпо-
сварочпых линий и участков.

При постройке металлических корпусов судов значительный
объем занимают работы по изготовлению плоскостных конструк-
ций. В зависимости от типов судов трудоемкость изготовления
этих конструкций составляет 8—15% от общей трудоемкости
сборочно-сварочных- работ. Поэтому механизация изготовле-.
ния плоскостных конструкций является актуальной для от-
расли.

В настоящее время при изготовлении полотнищ (элементов
плоскостных, полуобъемных и объемных секций) применяется,
главным образом, двусторонняя автоматическая сварка с кан-
товкой полотнищ для выполнения подварочпых валиков стыко-
вых швов. Для изготовления стальных полотнищ весьма перспек-
тивно применение односторонней автоматической сварки с дву-
сторонним формированием шва.

Этот способ сварки создает благоприятные предпосылки для
организации поточного производства при изготовлении плоских
секций и полотнищ. Особое значение односторонняя сварка приоб-
ретает при строительстве крупнотоннажных судов, когда кантовка
полотнищ (секций) затруднена.

Способ односторонней автоматической сварки стыковых соеди-
нений с двусторонним формированием шва был предложен в СССР
еще в середине 40-х годов. Первые исследования в этой области
были проведены ЦНИИРФ совместно с Институтом электросварки
им. Е. О. Патона АП УССР. Тогда же односторонняя автомати-
ческая сварка полотнищ с использованием в качестве технологи-
ческой оснастки электромагнитных стендов была впервые приме-
нена па ряде судостроительно-судоремонтных заводов речного
флота.

В последующие годы работы в этом направлении проводились
в Институте электросварки им. Е. О. Патона, ЦНИИТС, ЛИИВТ
(под руководством Ф. Ф. Бепуа), а также инженерно-техниче-
скими работниками различных промышленных предприятий.

Успех применения односторонней сварки с двусторонним
формированием шва зависит от технического уровня производ-
ства (возможности точного изготовления деталей металлокон-
струкций, эффективности обжатия свариваемых кромок, совер-
шенства сварочного оборудования и др.). В настоящее время техни-
ческий уровень судостроения позволяет успешно применять этот
высокоэффективный сварочный процесс при изготовлении корпус-
ных конструкций.

В отечественной судостроительной промышленности развитие
односторонней сварки с двусторонним формированием шва идет,
в основном, в следующих трех направлениях:

па флюсо-медпых неподвижных подкладках;

па скользящем медном ползуне;

на малогабаритных керамических подкладках.

Односторонняя автоматическая сварка на флюсо-медных под-
кладках отличается хорошим качеством и стабильностью формиро-
вания металла шва, высокой производительностью, однако тре-
бует значительных капитальных затрат на изготовление сборочно-
сварочных стендов. Этот процесс целесообразно применять па
поточных линиях.

Опыт односторонней автоматической сварки с двусторонним
формированием птва па медной подкладке, накопленный при из-
готовлении металлических конструкций речных судов, не нашел
широкого распространения в морском судостроении. Видимо, зто
можно объяснить тем, что стабильно обеспечить высокое качество
сварпых швов при сварке на медной подкладке тонколистовых
конструкций речных судов проще, чем при сварке аналогичных
конструкций морских судов (средних и крупнотоннажных). Не-
обходимость высокой точности сборки листов для сварки с опре-
деленным зазором, точной наводки стыка, симметрично располо-
женного вдоль оси формирующей канавки медной подкладки, зна-
чительно снижает технологичность этого процесса, особенно при
изготовлении крупногабаритных полотнищ большой толщины.

Сварка на скользящем медном ползуне (сварочные автоматы
ТС-32 и «Бриг», автомахическая сварка с синхронизированным
медным ползуном) отличается более простой технологией, мень-
шими затратами па создание стендов и может применяться как
в условиях поточных линий, так и в обычном производстве.

Сварка на керамических подкладках применяется при выполне-
нии сварных швов секций, имеющих криволинейные обводы, при
изготовлении блоков и при их монтаже на стапельном месте.

На основании положительных результатов проведенных раз-
работок по односторонней сварке созданы поточные линии изго-
товления конструкций судовых надстроек и крупногабаритных
полотнищ.

В решении сложной задачи по разработке способа односторон-
ней автоматической сварки с двусторонним формированием шва
использован опыт многих специалистов страны.
ВЫБОР СПОСОБА ОДНОСТОРОННЕЙ
АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ

При автоматической односторонней сварке полотнищ с дву-
сторонним формированием птва в настоящее время* наибольшее
применение за рубежом нашли способы односторонней сварки
па медной подкладке с канавкой для формирования обратной
стороны шва, на флюсовой подушке и па флюсо-медпой под-
кладке [1].

Выбор рода формирующих подкладок определяется, главным
образом, их способностью обеспечивать стабильное удовлетвори-
тельное формирование шва, и прежде всего его обратной стороны.

С целью выбора способа автоматической односторонней сварки
под флюсом с двусторонним формированием шва проведено
сравнительное исследование применительно к этому способу
сварки следующих видов формирующих подкладок: медной охла-
ждаемой водой пластины с формирующей канавкой, флюсовой
подушки и флюсо-медпой подкладки (медной пластины с насы-
панным на нее слоем флюса).

При сварке па медпой подкладке форма канавки для обратной
стороны шва была принята цилиндрической, а ее ширина и глу-
бина были выбраны соответствующими требующимся размерам
усиления обратной стороны шва.

При выполнении сварки без предварительной засыпки флюса
в формирующую канавку получить хорошее формирование шва
не удалось вследствие слишком быстрого застывания расплавлен-
ного металла па медпой подкладке. Введение в канавку неко-
торого количества флюса перед сваркой способствовало улучше-
нию качества формирования обратной стороны шва. Однако во
всех случаях по всей длине шва с обратной стороны наблюдались
подрезы. Увеличение размеров канавки приводило к уменьшению
подрезов.

Исследованиями было установлено существенное влияние
величины зазора между свариваемыми кромками листов на каче-
ство формирования шва. При сварке на медной подкладке к ве-
6
личине зазора и допуску на зазор должны быть предъявлены по-
вышенные требования. Наличие чрезмерного зазора способствует
скоплению некоторого количества шлака в формирующей канавке
медной подкладки, что приводит к нарушению плавных очертаний
обратного валика и к появлению шлаковых включений, сосков,
подрезов, побитости швов. Даже при минимальных зазорах в фор-
мирующей канавке может скапливаться шлак, так как разделение
металла и шлака в ваппе возможно не только за счет разности
удельных весов, но и за счет вытеснения шлака продвигающимся
фронтом кристаллизации.

В результате выполненных исследований были отработаны
технология и режимы автоматической односторонней сварки па
медпой подкладке, позволяющие получить удовлетворительное
формирование обеих сторон шва [2], однако полностью избежать
дефектов па обратной стороне шва пе удалось.

К числу недостатков способа сварки на медпой подкладке
можно отнести;

пестабильпое формирование лицевой и обратной сторон
шва;

наличие дефектов в виде сосков и побитости, характерных
для сварки на медпой подкладке;

сложность совмещения стыка свариваемых листов с осью ка-
навки на медпой подкладке;

трудность обеспечения плотного прилегания медпой подкладки
к кромкам листов по всей длине шва;

необходимость соблюдения постоянства длины зазора по всей
длине стыка в пределах достаточно жестких допусков;

быстрый износ подкладки;

необходимость изменения размеров канавки при изменении
толщины свариваемых листов;

возможность приварки листов к подкладке.

При исследовании процесса односторонней сварки па флюсо-
вой подушке выяснилась повышенная чувствительность форми-
рования шва к колебаниям режима сварки и к величине и постоян-
ству длины зазора между стыкуемыми кромками листов и, как
следствие, затруднительность стабильного обеспечения удовлет-
ворительного формирования шва с лицевой и обратной сторон.
При этом способе сварки формирование обратной стороны шва
определяется объемом расплавленного флюса па подушке. Следо-
вательно, колебания зазора приводят к колебаниям геометриче-
ских размеров шва и прежде всего его усиления, а отсутствие
теплоотводящих устройств ограничивает возможность влияния
па условия формирования лицевой и обратной сторон шва.

Лучшие и более стабильные результаты по формированию
лицевой и обратной сторон шва были получены при сварке па
флюсо-медпой подкладке (рис. 1). Эта формирующая подкладка
включает положительные качества медпой и флюсовой подкладок
и исключает их основные недостатки.
При сварке на флюсо-медной подкладке образуется достаточно©
количество шлака, который обеспечивает хорошее формирование
обратной стороны шва. Наличие флюса на медной подкйадке
предохраняет ее от воздействия расплавленного металла, и срок
службы ее возрастает. Улучшаются условия прилегания подклад-
ки к" кромкам листов за счет некоторого уплотнения флюса цри
поджатии его к листам, не требуется строгого совмещения оси
стыка с осью флюсо-медной подкладки. Кроме того, наличие
теплоотводящего устройства в виде медной подкладки позволяет
оказывать воздействие на ха-

Рис. 1. Схема односторонней сварки
с двусторонним формированием шва
на флюсо-медной подкладке.

1 — медная водоохлаждаемая подкладка;

2 — флюс; 3 — шлак; 4 — свариваемые
листы; а — водяной канал.

усилии поджатия подкладки к

рактер кристаллизации металла
шва.

Для сварки стыков и пазов
секций, имеющих кривизну,
а также для сварки в монтаж-
ных условиях па стапеле пер-
спективным является способ
односторонней сварки на ма-
логабаритных керамических
подкладках, широко применя-
емых в зарубежном судострое-
нии [ 1 ].

Чтобы обеспечить удовле-
творительное формирование об-
ратной стороны шва, керами-
ческие подкладки должны
отвечать следующим требова-
ниям:

обладать достаточной гиб-
костью, чтобы при небольшом
свариваемым кромкам плотно

к ним прилегать, предотвращая подтекапие металла;

иметь ограниченное металлургическое взаимодействие с ме-

таллом шва;

обладать достаточной огнеупорностью;

не разрушаться при транспортировке, хранении и при укладке
в прижимное приспособление.

Керамическая подкладка (рис. 2) состоит из металлической
сетки, огнеупорной массы и полиэтиленовой пленки.

Подкладки изготовляются шириной 40 мм и длиной 465 мм.
Исходные материалы для изготовления керамических огнеупор-
ных малогабаритных подкладок: сетка металлическая с размером
ячейки 0,25—1,0 мм; песок кварцевый электродный, молотый,
просеянный через сито с 400 отверстиями па 1 см2; жидкое нат-
риевое стекло, разведенное до плотности 1,30 г/см2; полиэтиле-
новая пленка.

Процесс изготовления керамических подкладок включает
следующие операции:
Рис. 2. Огнеупорная керамическая
подкладка.

1 — полиэтиленовая пленка; 2—слой
огнеупорной массы; 3 — металличе-
ская сетка.

изготовление каркаса из металлической сетки;

приготовление огнеупорной массы;

заполнение каркаса огнеупорной массой и полиэтиленовой
пленкой;

прессование подкладок;

прокалка подкладок.

При односторонней полуавто-
матической сварке в среде угле-
кислого газа на керамической под-
кладке листов толщиной 10—18 мм
применяется щелевая, I-образная
(без разделки) подготовка кромок
с зазором между свариваемыми
кромками 10 ± 2 мм. Перед ус-
тановкой подкладки кромки лис-
тов с обратной стороны не должны
иметь заусениц или других дефек-
тов, препятствующих плотному

прилеганию подкладки к листам. Кромки листов, подвергав-
шихся газовой резке, с обратной стороны должны быть очи-
щены от грата.

Подкладки прижимаются с пижней стороны к кромкам сва-
риваемых листов с помощью специальных приспособлений (рис. 3).

Рис. 3. Схема поджатия подкладок*

I — подкладка; 2 — прижимная подкладка; 3 — прижимная балка; 4 — скоба; 5 — клин;
в — кромка листа.

Подкладки необходимо стыковать одна с другой и прижимать
к поверхности листов плотно. Опытными работами установлено,
что допуск па неплотность прилегания подкладок не должен пре-
вышать 1,0 мм.

После поджатия подкладки в канавку последней через зазор
между стыкуемыми кромками засылают флюс марки ОСЦ-45М
(ГОСТ 9087—69) при толщине слоя 2,0 мм. В процессе сварки
тонкий слой флюса па подкладке расплавляется, что обеспечи-
вает улучшение условий формирования металла шва на подкладке,
и шов с обратной стороны получается гладким и равномерным
по величине усиления по всей длине (табл. 1).

Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа па ке-
рамических подкладках выполняется с применением сварочного
Механические свойства металла шва, выполненного
односторонней сваркой на керамической подкладке

Марка стали	Толщина металла я, мм	Гагаринские образцы		Гибовые а, град	Ударная вязкость (Менаже), кгс-м/см*	
		от, кгс/м№	кге/мм’		при 4-20°С	при —40°С
Ст. 3		38,9—41,4	43,2-48,9	120	14,5—19,2	3,9—7.1
	12	40,1	46		16,7	5,5
09Г2		41,6—49,6	48,2-51,4		17,3—18,7	11,8—16,1
	12	45,6	49,3	120	18,0	13,9
	18	42,4-45,9	47.0—49,6	120	16,1—19,1	10,6—12,7
09Г2		44,1	48,3		17,6	11,6
	•					

Таблица 2

Режимы одностороннем полуавтоматической сварки в среде СО’г
корневого прохода на керамической иодкладке

Эскиз подготовки кромок		Толщина свари- ваемых листов «, мм	Величина зазора а, мм	Диаметр электрод- ной про- волоки  Лэ, мм	Свароч- ный ток ^с* А	Напря- жение дуги
	№	14  16	8±2  10±2	1,4  1,4	170-200  180-210	27—29  24—26
Примечание. Положение в пространстве — нижнее						

полуавтомата типа ПДПГ-500 и сварочной проволоки марки
СВ-08Г2С (ГОСТ 2246—70) диаметром 1,4 мм. В качестве источ-
ника питания используется сварочный преобразователь ПСГ-500
или сварочный выпрямитель типа ВС-600.

При сварке металла толщипой 14—16 мм корневым прохо-
дом заполняется примерно третья часть высоты щелевой разделки.
10
Режимы сварки корневого прохода приведены в табл. 2. По-
следующие проходы выполняются на режимах, рекомендуемых
для полуавтоматической сварки в среде углекислого газа «на
весу».

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ШВА
И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ
ОДНОСТОРОННЕЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ
Основными размерами швов, выполненных односторонней авто-
матической сваркой на флюсо-медпой подкладке, которые оказы-
вают влияние на качество и работоспособность сварных соединений,
являются ширина и высота лицевой и обратной сторон шва.

От размеров и формы шва в значительной степени зависит
стойкость его против образования кристаллизационных трещин,
плавность перехода от основного металла к металлу шва и веро-
ятность образования дефектов формирования шва (наплывы, под-
резы, непровары бугристость, соски и др.).

При выполнении работы было отмечено, что удовлетворитель-
ному качеству формирования шва с обеих сторон соответствуют
вполне определенные размеры лицевой и обратной сторон шва,
т. е. определенная форма шва. Для количественной оценки этой
зависимости, однако, не может быть применен коэффициент формы
шва, принятый для двусторонней сварки, вследствие того что
высота шва при односторонней сварке искусственно ограничена
наличием с нижней стороны шва медной подкладки, в то время
как ширина шва может изменяться в широких пределах. Для
оценки формы шва предложено отношение ширины лицевой сто-
роны шва к ширине его обратной стороны

<*>

где ф — коэффициент формы шва, выполненного односторонней
сваркой; — ширина лицевой стороны шва; Ъ2 — ширина об-
ратной стороны шва.

Установлено, что при выполнении сварки с соблюдением усло-
вий, приведенных в табл. 3, удовлетворительное формирование
шва может быть только при вполне определенных значениях
<р для каждого данного диапазона толщин свариваемых листов.
Так, для диапазона толщин 3—14 мм коэффициент формы шва
должен составлять ф == 1,35 4- 1,4, что подтверждается много-
численными замерами швов; при ср <<1,35 во всех случаях на-
блюдались значительные колебания усиления обратной стороны
шва, в то время как при ср — 1,354-1 >40 отмечено хорошее ка-
чество внешнего вида шва при наличии лишь небольших отклоне-
ний их размеров. Соответственно при односторонней сварке
листов толщиной свыше 14 мм коэффициент формы шва должен
находиться в пределах ф = 2,04-2,5.

При односторонней автоматической сварке на размеры и формы
лицевой и обратной сторон шва оказывают влияние параметры
Режимы односторонней автоматической сварки на флюсо-медной подкладке швов стыковых соединений

Толщина *, мм	Эскиз по кро1				д готовки		Диаметр электродной проволоки йэ, мм	Сварочный ток		Напряжение дуги		Скорость сварки  м/ч	Расстоя- ние между дугами, мм	Высота слоя флюса лфл» мм	Давление воздуха Рв.  кгс/см*
					лок			*С1’ А	^С2’	°Д1’ в	В				
4  5  6							3  3  3	340-380  400—425  480-510		30-31  31-32  31-32		35-36  34-35  33-34	—-	2,0-2,5  2,5-3,0  3,0-3,5	0,8  1.1  1.4
					в										
					^5-2.3										
															
7  8							4  4	560-595  640-680		32-33  32-34	—	33-34  31-33		3,0-3,5  3,5-4,0	1.6  1.8
					в										
															
															
9  10							5  5	720-765  800—850	—•	34-35  34-36	—	31-32  30—32	—	3,5-4,0  4,0-4,5	1.9  1,95
					в										
					, 1-2,5										
															
•  12	/	7Ш			НО*		5	900—950	—	35-36		29-31	1—		4,5-5	2,05
режима сварки (сварочный ток, напряжение на дуге, скорость
сварки и др.), а также грануляция и толщина слоя флюса на под-
кладке, величина зазора между свариваемыми кромками листов,
усилие прижатия листов к формирующим балкам, угол раскры-
тия разделки кромок, скорость охлаждения металла.

Параметры режима односторонней сварки. Приведем резуль-

таты исследования влияния отдельных параметров режима од-

носторонней сварки на форми-
рование металла шва. При ис-
следовании влияния каждого
из параметров значения осталь-
ных сохранялись постоянными.

Сварочный ток.

С ростом величины сварочного
тока глубина провара увеличи-
вается, а с уменьшением тока
уменьшается. Такое влияние па
глубину провара обусловли-
вается изменением давления,
оказываемого столбом дуги на
сварочную ванну. Возрастание
сварочного тока приводит к
росту мощности сварочной ду-
ги, увеличению давления столба
дуги, вследствие чего жидкий

металл вытесняется из-под ос-
нования ванны и дуга заглуб-
ляется в металл, увеличивая
тем самым глубину провара,
что вызывает увеличение объема
расплавленного флюса па мед-

Рис. 4. Зависимость ширины и вы-
соты лицевой (6Х, сг) и обратной (&2»
с1) сторон шва от величины тока
(в = 9 мм; = 4 мм; нс = 32 м/ч;

Гд = 33 В).

ной подкладке. Одновременно с ростом тока возрастает количество
расплавляемого металла. В итоге увеличение сварочного тока
приводит к значительному росту ширины и небольшому увеличе-
нию высоты лицевой и обратной сторон шва (рис. 4).

Величина сварочного тока должна определяться с учетом тол-

ицины свариваемого металла, величины зазора между сваривае-
мыми кромками и интенсивности теплоотвода в формующую
подкладку.

Последнее объясняется тем, что при сварке па флюсо-медной
подкладке (медной пластине с насыпанным па нее слоем флюса)

полное проплавление металла достигается при меньших величинах
сварочного тока, чем при сварке па медной пластине, поскольку
слой флюса па медной подкладке ограничивает теплоотвод от осно-
вания сварочной ванпы. Поэтому сварка на медной подкладке
должна при прочих равных условиях выполняться при большей
величине сварочного тока, чем сварка на флюсо-медной подкладке.

По данным работы 13], при автоматической сварке под флюсом

>44
стыковых соединений по зазору на заданном режиме увеличе-
ние зазора между свариваемыми кромками па 1 мм углубляет
провар также примерно на 1 мм. В пашем исследовании уста-
новлено, что величина сварочного тока, обеспечивающая за-
данную глубину провара и удовлетворительное формирование
лицевой и обратной сторон шва в условиях односторонней сварки
на флюсо-медной подкладке с заданным зазором между стыкуемыми
кромками может быть опреде-
лена по формуле

7С = (80 -85) 5,

(2)

где 5 — толщина свариваемых
листов, мм; /с — величина сва-
рочного тока, А.

Напряжение па д у-
г е. Рост напряжения па дуге
приводит к росту тепловой
мощности. Напряжение дуги
/7д возрастает в результате
увеличения ее длины, поэтому
тепло вводится по большей
площади, что приводит к росту •

Рис. 5. Зависимость ширины л вы-
соты лицевой (ЬП сг) и обратной
(Ь2, с2) сторон шва от скорости
сварки (5=7 мм; с/9 = 4 мм; /с =
= 570 А; = 33 В).

ширины и снижению высоты
лицевой стороны шва и к умень-
шению размеров обратной его
стороны.

Однако колебания величины
напряжения в имеющихся на
влияния па величину высоты и
не оказывают.

практике пределах заметного
ширины обратной стороны шва

Скорость сварки. Скорость сварки оказывает за-
метное влияние па форму и размеры обратной и лицевой сторон
шва. Изменение скорости сварки является эффективным средством
изменения ширины и высоты лицевой и обратной сторон

шва.

Завышение скорости недопустимо, так как в этом случае
обратная сторона шва может не сформироваться, а увеличение
сварочного тока при большей скорости сварки приведет к «про-
валу» сварочной ванны. Снижение скорости сварки ниже реко-
мендованной не представляет интереса по экономическим сооб-
ражениям.

С ростом скорости сварки уменьшаются тепловложение и про-
должительность воздействия давления дуги па сварочную ванну.
В результате основание сварочной ванны несколько .повышается,
а ширина и высота лицевой и обратной сторон шва уменьшаются.
Зависимость между скоростью сварки и геометрическими разме-
рами шва в пределах параметров режима, при которых формиру-
ется шов, представлена па рис. 5. Из рисунка видно, что при
1?с >-30 м/ч увеличение скорости сварки приводит к увеличению
коэффициента формы шва ср.

Для получения необходимой величины усиления шва скорость
сварки должна устанавливаться с учетом не только толщины сва-
риваемых листов, по и величины зазора а между свариваемыми
кромками листов.

Скорость односторонней автоматической сварки ис (м/ч) для
сварочных автоматов с постоянной в процессе сварки скоростью
подачи электродной проволоки может быть установлена по из-
вестной формуле

„ _____ Р э^’э

С---- Г’ »

г н

(3)

где Р9 — площадь поперечного сечения электродной проволоки,
мм2; — скорость подачи электродной проволоки, м/ч; Р„ —
площадь поперечного сечения валика наплавленного металла, мм2.

Площадь поперечного сечения наплавленного металла при
односторонней сварке определяется величиной зазора между сва-
риваемыми кромками и площадями поперечного сечения усилений
лицевой и обратной сторон шва.

Для определения величины площади поперечного сечения
наплавленного металла используем соотношение, рекомендован-
ное для определения Рп при автоматической двухпроходной
сварке по зазору [3],

Рн = 0,5$а 4- 0,5 • 3$ = 0,5$ (а 4- 3).

(4)

В условиях односторонней сварки, когда глубина провара
равна толщине свариваемого металла и формирование лицевой
и обратной сторон шва осуществляется за один проход, это вы-
ражение принимает вид

^и = 2.0,5$а4-2.0,5«3$ = $(а4-3).	(5)

Экспериментально установлено, что площадь поперечного
сечения усиления лицевой стороны шва при односторонней
сварке больше площади поперечного сечения усиления обратной
стороны шва примерно в 1,3 раза. Опыт сварки показывает, что
такое соотношение размеров лицевой и обратной сторон шва
соответствует наиболее благоприятным условиям формирования
шва в целом. С учетом этого положения площадь поперечного се-
чения наплавленного металла при односторонней однопроходной
сварке равна	...

Л. = за + ( 0,5 • 35 + ^1) = «(о + 2,6).	(6)

Подставив выражение для Рп из формулы (6) в формулу (3),
получим расчетную формулу для определения скорости односто-
ронней автоматической сварки стыковых соединений с двусто-
ронним формированием шва
Изменение величины зазора между свариваемыми кромками
за пределы его значений, регламентируемых соответствующими
допусками в случае выполнения сварки при неизменных пара-
метрах режима, вызывает необходимость в соответственном изме-
нении скорости сварки (уменьшение рс для обеспечения заполне-
ния наплавленным металлом увеличившегося зазора или увели-
чение рс при уменьшении зазора).

Из выражения (3) видно, что изменение площади наплавлен-
ного металла Ен при постоянном значении числителя Еэиэ вызы-
вает необходимость пропорционально изменить скорость сварки,
т. е.

'	(8)

Откуда

__ Ь’сА'н _ Ус (дт~1~2,6)

Г«.«-	-	а 4-2,6 ’

где гк.с—корректированная скорость сварки с учетом изме-
нения зазора между свариваемыми кромками, м/ч; 7^ — площадь
наплавленного металла с учетом изменения скорости, мм2; ат —
заданный (табличный) зазор между свариваемыми кромками, мм.

В результате обработки результатов большой серии расче-
тов была получена упрощенная формула для определения зна-
чений корректированной скорости сварки

Ук. С -	^т) 7^ ,

(10)

где К — коэффициент, характеризующий снижение скорости
сварки на 1 мм изменения величины зазора, м/ч-мм.

Выбор коэффициента К снижения
скорости н зависимости от толщины
листов $

5, мм

4-6

7—8

9—10

12—16

18—22

А, м/ч•мм

8

7

6

5

4

Вылет электрода. При увеличении вылета электрод-
ной проволоки возрастает интенсивность нагрева ее током и уве-
личивается скорость ее расплавления, в результате чего снижа-
ется величина тока, а следовательно, и глубина провара. При
односторонней сварке изменение величины вылета в пределах
8—10 мм (что имеет место па практике) заметного влияния
на формирование лицевой и обратной сторон шва не оказывает.

Диаметр электрода. Уменьшение диаметра элек-
трода (при 1С = соп81) приводит к увеличению плотности тока
в электроде, уменьшению подвижности столба дуги и, как
следствие, к увеличению глубины провара, и наоборот, увеличение
диаметра электрода приводит к уменьшению глубины провара.
В результате уменьшения диаметра электрода ширина лицевой
стороны шва уменьшается, высота ее остается практически без
изменения, а размеры (ширина и высота) обратной стороны шва
возрастают.

Рис. 6. Влияние полярности тока на форму шва: а — прямая по-
лярность; б — обратная полярность.

Наилучшие условия формирования шва обеспечиваются при
сварке постоянным током обратной полярности.

Род и полярность тока. Род и полярность тока

при односторонней сварке оказывают

Рис. 7. Схема плавильного пространства
при односторонней автоматической сварке.

влияние на форму и раз-
меры шва. Переход к свар-
ке постоянным током пря-
мой полярностп приводит
к резкому увеличению вы-
соты обратной стороны
шва и ухудшению формы
лицевой и обратной стороп
шва (рис. 6). При сварке
па переменном токе фор-
мирование шва также
ухудшается.

Зазор. Величина за-
зора в свариваемом стыке
при односторонней сварко
без разделки кромок —
важный фактор, оказы-

вающпй влияние на формирование шва. В головной и хвостовой
частях сварочной ванны жидкий металл находится на разных

уровнях, так как он вытесняется из-под основания дуги в сторону,
противоположную перемещению сварочной проволоки (3, 4].
Вытеснение жидкого металла может продолжаться до тех пор,
пока горизонтальная составляющая силы воздействия столба
дуги Рд, направленной в сторону вытесненного жидкого металла,
пе будет уравновешена противодействующей ей силой гидроста-
тического давления Рг жидкого металла и шлака ванны (рис. 7).

18
Рис. 8. Зависимость ширины и высоты
лицевой (Ьг, и обратной (62, с2)
сюров шва от величины зазора а между
свариваемыми кромками (в = 7 мм;
аэ = 4 мм; /с = 560 А; = 32 В;
ус = 33 м/ч).

Процесс сварки будет устойчивым в случае, когда эти две силы
уравновесят друг друга. Смещение равновесия в ту или другую
сторону вызовет либо дальнейшее углубление дуги в основной
металл, либо подтекание расплавленного металла под основание
столба дуги и уменьшение глубины провара вследствие ухудшения
условий передачи тепла дуги через прослойку жидкого металла.

При сварке по зазору часть расплавленного металла запол-
няет зазор, в результате чего верхний уровень сварочной ванны
понижается, и в сравнении со сваркой при нулевом зазоре на
таком же режиме гидростатическое давление ванны жидкого ме-
талла в сторону сварочной
дуги уменьшается. Избыточ-
ное давление столба дуги
вытесняет расплавленный
металл до тех пор, пока не
наступит равновесие сил Рд
и Рг, соответствующее дан-
ной мощности дуги, но при
большем углублении. С воз-
растанием зазора для его
заполнения требуется увели-
чение объема расплавленного
металла, что при неизменном
режиме сварки приводит к
большому смещению равнове-
сия сил Рд и Рг в сторону ме-
таллической ванны. В связи

с этим углубление дуги в основной металл с ростом зазора уве-
личивается, что способствует росту размеров обратной стороны
шва. Кроме того, чрезмерное погружение дуги в зазор
приводит к вытеснению шлака на подкладке, обеспечивающему
формирование обратной стороны шва, и жидкий металл свароч-
ной ванны лишается необходимой теплоизоляционной прослойки
на медной подкладке, что служит причиной неудовлетворительного
формирования обратной стороны шва.

При выполнении сварки по сужающемуся зазору по мере су-
жения зазора наблюдается уменьшение глубины провара. Объем
жидкого металла в зазоре в этом случае сокращается, и созда-
стся постоянное избыточное гидростатическое давление ванны
в сторону дуги. Часть жидкого металла в результате этого под-
текает под основание дуги, глубина провара становится меньше,
и. как следствие этого, ширина и высота обратной стороны шва
уменьшаются.

Уменьшение зазора в стыке до 2,5 мм приводит к увеличению
ширины лицевой стороны шва, с дальнейшим же увеличением
ширины зазора уменьшается ширина лицевой сторопы шва (рис. 8).
Это объясняется тем, что при сварке по зазору до 2,5 мм повыша-
ется эффективность теплового к. п. д. дуги при углублении ее
в основной металл. Дальнейшее увеличение зазора ухудшает,
вероятно, условия передачи теплоты к кромкам листов, удален-
ным от оси столба дуги, что вызывает уменьшение ширины лице-
вой стороны шва.

Экспериментальным путем было установлено, что оптимальная
величина зазора в стыке зависит от толщины свариваемого ма-
териала и формы подготовки кромок под сварку. При сварке без
разделки кромок листов толщиной от 4 до 12 мм величина зазора
а в стыке, способствующая получении) удовлетворительного
формирования шва, практически может быть определена соотно-
шением

а = &$,	(И)

к — коэффициент, равный 0,20—0,30.

При сварке листов толщиной свыше 12 мм без разделки
кромок удовлетворительное формирование шва получить не уда-
ется. Поэтому при сварке металла толщиной свыше 12 мм реко-
мендуется разделка кромок под сварку, при зтом величина за-
зора в стыке также играет важную роль. Так же, как и при сварке
листов толщиной до 12 мм, лучшие результаты получаются при
сварке по начальному зазору. Разделка же кромок в данном
случае может быть рассмотрена как снижение толщины свари-
ваемого материала.

Так, при общепринятой разделке кромок с углом раскрытия
50е эквивалентная толщина материала, свариваемого без разделки
кромок, равна

5Э = Р + Л!(5 —р),	(12)

где $9 — эквивалентная толщина свариваемого металла, мм;
р — величина притупления, мм; кг — коэффициент разделки
кромок, устанавливаемый экспериментально; $ — толщина ма-
териала полная, мм.

За последнее время на судостроительных предприятиях все
большее применение находит плазменная резка. При обработке
кромок листов этим способом получается естественный их скос
(разделка с углом раскрытия 5—10°), распространяющийся на всю
толщину листа при фактическом отсутствии притупления (р = 0).
Использование естественной разделки кромок после плазменной
резки представляет практический интерес, так как устраняет
дополнительные операции по разделке кромок под сварку. По-
этому были проведены экспериментальные работы, имевшие цель
установить возможность и оптимальные условия односторонней
сварки по кромкам с углом раскрытия 5—10°.

В соответствии с зависимостью (12) для рассматриваемого
случая (р = 0) получим

&э = /с15,	(13)

где /с1 — коэффициент разделки Кромок, установленный экспери-
ментально и равный 0,8.
Принимая в формуле (13)	= 12 мм (предельная толщина

листов, свариваемых при односторонней сварке без разделки
кромок), получим

5==_^_ = 21._15

Таким образом, односторонняя сварка листов с кромками,
подвергнутыми обработке плазменной резки без дополнительной
разделки, возможна при толщине листов. не превышающей 15 мм.
При экспериментальной проверке зтого положения были полу-
чены швы, удовлетворяющие действующим в судостроении нормам.
Сварка листов толщиной свыше 16 мм должна выполняться
с разделкой кромок при угле раскрытия до 50°, что обеспечит
получение обратной стороны шва хорошего качества.

Па полноту провара стыка оказывает заметное влияние по-
ложение конца электродной проволоки относительно оси свари-
ваемого стыка. Смещение конца проволоки (из-за'плохой рих-
товки или непараллельности рельсового пути сварочного авто-
мата и стыка) относительно оси стыкового соединения приводит
к ухудшению формирования обратной стороны шва.

Наличие зазора в стыке, разделки кромок (снятие фаски)
по всей толщине металла без притупления обеспечивает при
односторонней сварке более благоприятные условия для форми-
рования обратной стороны шва по сравнению со сваркой по раз-
делке с притуплением и нулевым.или близким к нулю зазором.

Состав и строение флюса. Состав и строение флюса
оказывают влияние на геометрические размеры швов и на их фор-
мирование в целом. При этом необходимо различать влияние
флюса сварочного (верхнего) и флюса на подкладке (нижнего).
Уменьшение насыпного веса сварочного флюса вызывает увели-
чение ширины лицевой стороны шва и уменьшение глубины про-
вара. Это объясняется тем, что ври меньшем насыпном весе свароч-
ного флюса объем полости, образующейся вокруг столба дуги,
возрастает, и дуга становится более подвижной. Кроме того,
укрупнение зерна флюса повышает газопроницаемость слоя
флюса над зоной сварки, и давление снижается. Обратная сторона
шва при этом формируется с меньшим усилием.

Изучение влияния грануляции флюса подкладки на размеры
и формирование обратной стороны шва показало, что при грану-
ляции, равной 2 мм и более, расплавляется недостаточное количе-
ство флюса и формирование шва становится неудовлетвори-
тельным.

Удовлетворительное формирование лицевой и обратной сто-
рон шва получается при грануляции подкладочного флюса, рав-
ной 0,3—1,6 мм, и грануляции сварочного флюса 0,3—3,0 мм.

• Подкладочный флюс с зернами менее 0,3 мм применять не
рекомендуется, так как в этом случае усиление обратной стороны
шва получается широким, высоким и неравномерным, а расход
флюса увеличивается.
Заметное влияние на размеры обратной стороны шва оказы-
вает толщина слоя флюса па подкладке. С увеличением толщины
слоя флюса на подкладке высота обратной стороны шва возра-
стает пропорционально его ширине (рис. 9). При большой толщине
слоя флюса высокая температура металла сварочной ванны со-
храняется более продолжительное время, плавление флюса проис-
ходит на большую глубину; при этом растет высота обратной

Рис. 9. Зависимость высоты об-	Рис. 10. Зависимость давления воз-

ратной стороны шва от высоты	духа под подкладкой от толщины сва-

слоя флюса на подкладке.	риваемых листов.

— — — — недостаточное усиление"»
— • —• • — чрезмерное усиление со
значительными колебаниями по высоте.

стороны П1ва и характер процесса формирования металла шва
становится аналогичным процессу, протекающему при сварке
на флюсовой подушке. При слишком малой толщине слоя флюса
образуется недостаточное количество шлака на подкладке (ко-
торый является формирователем обратной стороны шва), что при-
водит к росту числа дефектов (прежде всего, сосков) обратной сто-
роны шва.

Оптимальная толщина слоя флюса (марки ОСЦ-45) на медной
подкладке может быть выбрана по зависимости

^Фл = (0,44-0,5)5.	.	(14)

Для малых толщин свариваемого металла (до 10 мм) =
= 0,58; для толщин свариваемого металла свыше 10 мм =
== 0,48.

Давление сжатого воздуха под подклад-
кой. Одним из важных условий формирования металла шва
является обеспечение равномерности прижатия флюсо-медной
подкладки к листам. Величина давления сжатого воздуха в си-
стеме прижатия подкладки к листам влияет на размеры и форму
22
Таблица 4

Расчетные параметры режима односторонней сварки стыковых
соединений без разделки кромок с двусторонним формированием шва

Толщина ме- талла з, мм —	—			Зазор в стыке а, мм	Диаметр элект- родной прово- локи йэ, мм	Сварочный ток 1с, А	Напряжение дуги Уд, В	Скорость сварки °с> м/ч	Размеры лицевой (Ь1э сО и обратной (Ья, с,) сторон шва, мм			
						ь.	Ъг	С|	Сг
4	1	3	320	30	36	10—14	8-12	0—1.0	0—1,0
5	1	3	400	31	35	10—14	8-12	• 0-1,0	0-1.0
6	1,5	3	480	32	34	10-14	8—12	0—1,0	0.5—1.5
7	1.5	4	560	33	33	12—16	9—13	0-1,0	0,5-1.5
8	2,0	4	640	34	32	13-17	10—14	0-1,5	0,5—1,5
9	2.0	4	720	35	31	14—18	11—15	0—1,5	0,5—1,5
10	2.5	4	800	36	30	17—22	13—16	0,5—2,0	0,5—1,5
12	3,0	4	950	37	29	18—24	14—17	0,5—2,5	0,5—20
14	3.0	5	960	38	27	21—27	16-20	0,5—2,5	0.5—2,5
16	3,0	5	980	39	26	25-31	18-24	0,5-2,5	0,5-2,5

лицевой и обратной стороп шва. При недостаточном прижатии
флюсо-медной подкладки обратная сторона шва значительно про-
висает и имеет неравномерное усиление.

С увеличением давления слой флюса на подкладке прижима-
ется к обратной стороне стыка более плотно, количество рас-
плавленного флюса на подкладке и соответственно ширина об-
ратной стороны шва увеличиваются, а формирование шва улуч-
пхается. Однако увеличение. давления сверх его оптимального
значения приводит к ухудшению условий формирования шва,
вытеснению значительной части жидкого металла па лицевую
сторону и к практическому отсутствию обратной стороны шва,
выступающей за пределы нижней плоскости листов. Оптималь-
ная величина давления сжатого воздуха зависит от толщины сва-
риваемых листов (рис. 10).

Расчетные режимл сварки. В табл. 4 приведены расчетные
параметры режима односторонней автоматической сварки стыко-
вых соединений без разделки кромок, определенные по приве-
денным выше формулам. Многократные экспериментальные про-
верки показали, что при сварке на этих режимах обеспечивается
хорошее формирование швов с лицевой и обратной сторон,причем
площади усилений с обеих сторон шва близки к расчетным, а фак-
тические размеры швов находятся в пределах допусков, регла-
ментированных отраслевым стандартом ОСТ 5.9083—72.

Отвод тепла из зоны сварки. Одним из путей регулирования
структуры и свойств металла шва является воздействие на отвод
тепла из зоны сварки (скорость охлаждения, направление теплоот-
вода).
Сведения о влиянии технологических факторов, определяющих
условия отвода тепла из зоны сварки, на форму кристаллитов
тпва при обычных способах сварки содержатся в ряде работ [5, 6],
и вместе с тем таких данных применительно к односторонней
сварке стыковых соединений с двусторонним формированием
шва, осуществляемой при наличии с нижней стороны ванны фор-
мирующих устройств, в технической литературе не приводится.

Как показывает опыт, условия отвода тепла из зоны сварки
при различных способах односторонней сварки сильно отлича-
ются друг от друга и оказывают заметное влияние на направлен-
ность роста кристаллитов и их величину, а также на размеры
и форму лицевой и обратной сторон шва.

При односторонней сварке для обеспечения формирования
обратной стороны шва применяются формирующие устройства
(в виде подкладок: флюсовых, медных, флюсо-медных, керами-
ческих), оказывающие заметное влияние на отвод тепла из зоны
сварки п скорость охлаждения кристаллизующегося металла
шва. Интенсивность теплоотвода формирующей подкладкой опре-
деляется ее теплофизическими свойствами, разностью температур
свариваемого металла и подкладки и площадью соприкосновения
подкладки с поверхностью свариваемого металла, что можно пред-
ставить выражением

@=ао(^м	(15)

где (} — количество тепла, поглощаемого формирующей подклад-
кой за единицу времени, кал/с; а0 — коэффициент теплооотдачи,
кал/см2-с-град; Гм— температура металла, град; Тв — темпе-
ратура подкладки, град; 5П — площадь соприкосновения под-
кладки с поверхностью металла, см2.

При односторонней автоматической сварке под флюсом сты-
ковых соединений с двусторонним формированием сварного
шва, еслп применять различные тины формирующих подкладок,
можно обеспечить следующие варианты теплоотвода:

1)	сварка на флюсовой подушке. Теплоотвод снизу практи-
чески отсутствует, (} = 0;

2)	сварка на медной пластине. Интенсивность теплоотвода
снизу наибольшая;

3)	сварка па флюсо-медпой подкладке.

В зависимости от толщины слоя флюса на подкладке процесс
сварки может протекать в условиях, соответствующих следующим
процессам сварки:

на флюсовой подушке при кфЛ >> 0,45$, (? -► 0;

на медной пластине при Лфл <0,25$, 0 -> шах;

при интенсивности теплоотвода, занимающей среднее поло-
жение между сваркой на флюсовой подушке и сваркой на медной
пластине.

В пределах этих условий теплоотвода возможны значительные
отклонения формы кристаллитов сварного шва и формы сварочной
ванны, причем каждый вариант имеет свою, отличающуюся от

других, кпнетику роста кристаллитов.

При сварке на флюсовой подушке значительный объем распла-
вленного металла, наличие теплоизолятора в виде флюсовой
подушки приводит к перегреву шлака и увеличению продолжитель-

ности существования металла
ванны снизу в жидком со-
стоянии. Следствием созда-
ния таких условий является
«развар» ванны снпзу и
уменьшение коэффициента
формы шва ср. Наличие жид-
кого металла в совокупности
с расплавленным флюсом и
теплоизолятором в виде флю-
совой подушки замедляет
затвердевание нижней части
ванны. В этом случае кри-
сталлизация сварочной ван-
ны сверху может начинаться
раньше, чем .снизу вапны, и
макроструктура шва (рис.
И, а) будет характеризо-
ваться значительным разви-
тием кристаллитов, располо-
женных почти перпендику-
лярно к оси шва. Кристалли-
зация в этих условиях может
привести к образованию тре-
щин вдоль оси шва.

Процесс сварки, соответ-
ствующий варианту 2 (на мед-
ной пластине), характери-
зуется интенсивным тепло-
отводом снпзу ванны.
В этом случае влияние теп-
лоотводящей подкладки на
направленность теплоотвода
от зоны сварки и макро-

Рпс. 11. Макроструктура шва, выпол-
ненного на формирующих устройствах:
а — флюсовой подVпIке ($ = 10 мм;
Лэ = 4 мм; 1С = 800 А; Гд = 35 В;
ис = 31 м/ч); б — медной подкладке
(я = 16 мм; Л3 = 5 мм; /с = 980 А;
1/д = 39 В; ус = 26 м/ч); в — флюсо-
медпой подкладке ($=14 мм; =
= 5 мм; 1С = 960 Л; 17 п = 38 В; ес =
— 27 м/ч).

структуру металла шва осу-

ществляется следующим образом. В зоне соприкосновения
поверхности металла шва с медной водоохлаждаемоц пластиной
наблюдается участок с кристаллитами, направленными перпен-
дикулярно к теплоотводящей пластине (рпс. 11, б). В зависимо-

сти от интенсивности теплоотвода в медную пластину размеры
этой зоны будут больше или меньше.

В средней п верхней частях ванны влияние теплоотводящей

пластины на направление роста кристаллитов заметно снижается,
и основной теплоотвод направлен в свариваемые листы.
В этом зоне кристаллиты направлены перпендикулярно к средней
продольной плоскости шва в средней части шва, а в верхней
его части изогнуты вверх. Обратная сторона шва имеет дефекты»
характерные для способа сварки на медной пластине. Оптималь-
ным вариантом является вариант 3, при котором формирование
металла шва удовлетворяет условию ср — 1,354-1,40 (рис. 11, в).
Внешний вид обратной стороны шва в этом случае (рис. 11, в) вы-
годно отличается от внешнего вида швов, выполненных по первым
двум вариантам (рис. 11, а и 11,6).

Структура шва (независимо от рассмотренных вариантов
теплоотвода) в значительной мере определяется фактической ско-
ростью роста столбчатых кристаллитов. Увеличение длины сва-
рочной ванны приводит к замедлению кристаллизации, а умень-
шение ее длины, наоборот, ускоряет процесс кристаллизации.
Искусственное изменение скорости охлаждения шва приводит
к замедлению пли ускорению скорости кристаллизации, оказы-
вая соответствующее влияние па структуру и физико-мехэпиче-
ские свойства металла шва и околошовной зоны.

Как показывают исследования [7, 8], изменение скорости
охлаждения металла шва вызывает изменение количества и строе-
ния перлитной фазы, что существенно сказывается на механиче-
ских свойствах: предел текучести, предел прочности и твердость
увеличиваются с повышением скорости охлаждения металла
в интервале субкритических температур, а относительное удли-
нение и относительное сужение металла шва уменьшаются.

С увеличением объема сварочной ванны и уменьшением ско-
рости охлаждения увеличивается размер столбчатых кристаллов,
вследствие чего ударная вязкость металла шва снижается.

Экспериментальные работы, выполненные авторами, показали,
что в пределах реальных условий односторонней сварки приме-
нение формирующих теллоотводящих подкладок различного типа
позволяет обеспечить различные скорости охлаждения металла
шва и тем самым оказать влияние па его структуру и механиче-
ские свойства, а также на внешний вмд.

Оптимальные режимы односторонней сварки. Проведенные
исследования позволили установить оптимальные режимы одно-
сторонней автоматической сварки под флюсом с двусторонним
формированием шва стыковых соединений на флюсо-медной
подкладке (см. табл. 3), осуществляемой постоянным током об-
ратной полярности с применением сварочной проволоки марок
Св-08А; Св-10ГН и Св-08ГСМТ по ГОСТ 2246—70 (табл. 5) и флю-
сов марок* ОСЦ-45 (верхний, сварочный) и ОСЦ-45М (нижний,
подкладочный) по ГОСТ 9087—69.

Признаки оптимального режима сварки следующие: стабиль-
ность протекания процесса, удовлетворительное формирование
лицевой и обратной сторон шва, отсутствие дефектов (непрова-
ров, пор, свищей, подрезов, наплывов, трещин, бугристости),
26

легкая отделимость шлаковой корки и чистота поверхности шва,
соответствие прочностных показателем сварных соединений тре-
бованиям отраслевой нормали ОН9-173—69.

Качественное влияние параметров режимов сварки на раз-
меры шва можно проследить по табл. 6. Внешним нмд лицевой
и обратной сторон шва представлены па рис. 12.

Механические свойства сварных соединении, выполненных
при соблюдении рекомендованных табл. 3 режимов, полностью
удовлетворяют требованиям, предъявляемым к сварным соеди-

Рис. 12. Внешний вид шва:
мой стороны ($ == 7 мм;

а — с лицевом стороны; б — с оорат-
= 4 мм; /с = 570 Л; = 33 В; ес ~
~ 33 м/ч).

нениям ответственных конструкции, что подтверждается резуль-
татамп определения механических характеристик металла шва
и сварного соединения (табл. 7).

По данным работы [9], предел усталости соединении, выпол-
ненных односторонне]» автоматической сваркой на флюсо-медной
подкладке, выше предела усталости соединении, выполненных
односторонней автоматической сваркой на ыедпом скользящем
ползуне и обычной двусторонней автоматической сваркой под
фл юсом.

Дефекты сварных швов. Дефекты в сварных швах вызываются
отклонениями от заданных режимов сварки, некачественной сбор-
кой, некондиционностью сварочных материалов, а также другими
причинами. При односторонней автоматической сварке стыковых
соединений на флюсовой или флюсо-медпой подкладке наиболее
характерным дефектом обратной стороны сварного шва является
его неравномерность по высоте усиления — бугристость (рис. 13).
Механизм образования бугристости шва можно объяснить сле-
дующим образом.
Механические свойства сварного соединения, выполненного односторонней сваркой

ал вязкость (Мснажс), кгс«м/мм*	Надрез по ЗТВ	+20° С	7.98 — 13,25	10,6 15,8-18,75		17,3 10,9-15.95	13,4 ов толщи пой >ки ОСЦ-45М
	Центру шва	-40е С	Я л СЗ				
			СЧ 7 © <•	Г-- т 00 с:	с  2" о’  о  1<	9.5 . 5.86-8,17	7,01 ОГН: обра: ый флюс м;
			—♦ е: 	 • ег				
Ударп	оц сэйивц	1  4-20® С	со  •<г  СО	* ^14.1  12.5-13.5	о ЧТ *"Ч  ОО 4-1 о ст ЧТ4	к Г-	11,65 ока марки Св пись подкладо’
	Гибовые образцы а. град		св с и д О С ге О- Л  ©	о	О	ее  СЧ	СО	С)	1~~	о  —•	ЧЧ	л Е  ёё				
	->	о5	»‘Х»	52,4 62.1-66.1	о  « о  _ 1 ©  ЦТ 1Г5	57,5 ,   54.0—55.5	54,8  1 ММ ИСПОЛЬЗО! ке всех образг
:пе образцы	Л о	<=°	хг ст С\1 д  СЧ	22,5 22,2-24,4	со  СО	О|  со со со’ С1	29,3  1  ! 26.7—26.7	26,7  ЯШИНОЙ «= 1( МТ. При свар.
Гагарштск	а Ь	кгс/мм»	2? со	52,3 I 54,1—55,3	54,7 49.6-51.2	50.4 46,8-51.3	49,1 се образцов то (арки Св-08ГС
		1НЛ/31Я	ЦТ *<г д.  О1 •чг	43,8 39,1-42.6	40.8 46,0-48.4	47,2 45,8—47,5	46,7 г с. При сварь - проволока м арки ОСЦ-45.
	Толщина металла 8, ММ		в- 1 X  я зе с  2	2	$	Я  с  	 ;:1				
	Марка стали		Е "О.  СО	Сх)	СЧ	СЧ	'=* я  (ч	’  <5	ё	§	2	»:				
При изменении уровней металла в головной и хвостовой части
сварочной ванны (см. рис. 7) происходит смещение равенства да-
вления в сторону дуги или ванны РД+±РГ. Смещение равенства
может произойти в результате изменения параметров режима
сварки /с, С7д, пс, отклонения осп электрода от оси стыка,
изменения величины зазора между свариваемыми кромками и др.

С уменьшением Рг жидкий металл давлением столба дуги
оттесняется в хвостовую часть ванны. В условиях односторонней
сварки на флюсовой или флюсо-медной подкладке под основанием
ванны находится прослойка жидкого шлака значительной тол-

Рис. 13. Бугристость обратной стороны шва.

щипы, формирующая
обратную сторону шва.

В результате избы-
точного давления столба
дуги из-под основания
дуги вместе с жидким
металлом вытесняется
п жидкий шлак. Объем
вытесненного жидкого
шлака заполняется жид-
ким металлом, что при-
водит к резкому уве-

личетшю высоты обратной стороны шва. И наоборот, при увели-
чении Рг (например, при сужении зазора между свариваемыми
кромками листов) происходит вытеснение жидкого шлака из-под
основания ванны в сторону головной части ванны. В хвостовой
части ванны происходит заполнение вытесненного объема жид-
кого шлака расплавленным металлом.

Жидкий шлак, вытесненный в хвостовую при Рд > Рг или го-
ловную при Рц <^РГ часть сварочной ванны, может, в свою оче-
редь, вытеснить жидкий металл вверх. Высота обратной стороны
шва на этом участке уменьшается, а лицевой стороны возрастает.

Таким образом, смещение зоны равенства давлений Рд и Рг
в ту или иную сторону приводит к изменению объема жидкого
шлака иод основанием сварочной ваппы п, как следствие этого,
к изменению высоты обратной стороны шва.

Период времени, в течение которого равенство давлений на-
рушено Рл=/= Рг, определяет длину участков резкого возрастания
п спада высоты обратной стороны шва. Причем длина участка
шва с завышенным усилием примерно равна длине рядом распо-
ложенного участка шва с ослабленным усилением. Величина
разности Рд— Рг или Рг — Рдопределяет величину возросшего уси-
ления участка обратной стороны шва и величину ослабления ря-
дом расположенного участка обратной стороны шва.

При большом объеме жидкого шлака на формирующей медпой
подкладке нарушение рдвповесия Рд Рг приводит к большим
отклонениям высоты усиления обратной стороны шва от ее исход-
ного значения. Это подтверждается следующим опытом. Свари-
вались одинаковые образцы на флюсо-медной подкладке. Толщина
слоя флюса на подкладке менялась. Осмотр швов многочисленных
образцов показал, что характер колебаний высоты усиления об-
ратной стороны шва для всех случаев остается идентичным, а ве-
личина отклонений высоты обратной стороны шва от ее исход-
ного значения разная, причем отклонения более заметны . на
образцах, сваренных с большей толщиной слоя флюса на под-
кладке.

Рис. 14. Соски па обратной стороне шва.

С ростом толщины слоя флюса на медной подкладке диапазон
отклонений по высоте усиления обратной стороны шва^возрастает
пропорционально росту толщины слоя флюса (101.

Прп сварке на медной или флюсо-медной подкладке с незна-
чительной толщи поп слоя подкладочного флюса образуются ха-

Рпс. 15. Побптость обратной стороны шва.

рактерные дефекты обратной стороны шва в виде побитости и плот-
ных выступов — сосков округл011 формы (рис. 14 и 15). Обра-
зование сосков объясняется тем, что в отдельных местах возможно
проникновение жидкого металла до поверхности охлаждаемой
меди. При этом наблюдается быстрое затвердевание металла в ме-
стах к оптанта с медью.

В условиях интенсивного теплоотвода при односторонней
сварке жидкий шлак начинает быстро загустевать на охлаждаю-
щей формирующей подкладке. Выделяющиеся из сварочной ванны
газы не могут проходить сквозь густеющий шлак и вынуждены
двигаться по поверхности раздела «металл — шлак», оставляя
на шве следы вмятин.

При большей толщине слоя флюса на подкладке высокая
температура металла сварочной ванны сохраняется более про-
должительное время. Плавление флюса происходит на большую
глубину, а условия формирования шва приближаются к условиям
сварки па флюсовой подушке. Перегретый расплавленный флюс
замедляет скорость охлаждения металла шяа, а при затвердева-
нии флюса образуется шлаковая корка, которая сцепляется с по-
верхностью металла шва.

Сцепление шлака с поверхностью металла шва зависит от
времени существования металла ванны в расплавленном состоянии,
от характера взаимодействия жидкого флюса и уже затвердев-
шего металла шва. Интервал температур, $ котором происходит
взаимодействие жидкого флюса и затвердевшего металла шва,
с одной стороны, ограничен температурой плавления флюса,
а с другой стороны — температурой плавления металла шва.
Этот интервал температур равен 250—400е С- Нем больше время
действия жидкого флюса па затвердевший металл шва, тем труд-
нее отделяется шлаковая корка [11].

При завышенной толщине слоя флюса на подкладке объем
шлака и время пребывания его в расплавленном состоянии уве-
личиваются, что приводит к ухудшению отделимости тплака.
При неровной, бугристой поверхности шва происходит механи-
ческое сцепление и заклинивание затвердевающего шлака с по-
верхностью металла шва, и шлак трудно отделяется от шва.

В табл. 8 приведены некоторые характерные дефекты одно-
сторонней сварки и возможные причины их возникновения.

Сварочные деформации. При односторонней автоматической
сварке под флюсом с двусторонним формированием шва стальных
полотнищ наблюдаются деформации в виде «волны». Это явление
особенно заметно при автоматической односторонней сварке на
скользящем медном ползуне (автомат ТС-32) полотнищ толщиной
до 10 мм в незакрепленном состоянии. ПрР остывании «волни-
стость» полотнищ несколько уменьшается, но величина остаточ-
ных деформаций все же значительна.

При сварке листов в закрепленном состоянии, с приложением
мощных давлений, в непосредственной близости от стыка дефор-
мации уменьшаются [12, 13], в связи с чем при проектировании
оснастки (стендов) для односторонней сварки полотнищ необхо-
димо определять величины усилий и расстояний их приложения
от кромок свариваемых листов, обеспечивающие ограничение
развития деформации. Величина усилия зависит от величины ожи-
даемой угловой деформации, толщины листа, расстояния прило-
жения усилий от оси шва.

Расчетным путем и экспериментальными работами для иссле-
дуемого диапазона толщин свариваемых полотнищ установлено,
что величина усиления прижатия листов, удовлетворяющая ука-
32
Дефекты сварных швов, выполненных односторонней сваркой,
и возможные причины их возникновения

Наименование дефекта шва	Причина возникновения дефектов швов	
	С лицевой стороны	С обратной стороны
Большая высота усиления	Мал зазор в стыке Велик ток  Мала скорость сварки  Велико давление воз- духа в пневмору- каве	Велик зазор в стыке  Велик ток  Мала скорость сварки  Мало давление воздуха в пДев~ морукаве  Мала интенсивность теплоотП°Да формирующей подкладки  Велика толщина слоя флюса па подкладке  Мала величина зерна подклаДОч- кого флюса
Малая - высота усиления	Велик зазор в стыке  Мал ток  Велика	скорость  сварки  Мало давление воз- духа в пневмору- каве  а	Мал зазор в стыке  Мал ток  Велика скорость сварки  Велико давление воздуха в пдев- морукаве  Мала толщина слоя флюса на подкладке
Широкий шов	Велико напряжение на дуге  Мала скорость сварки	Велик зазор в стыке  Велика толщина слоя флюса па подкладке  Мала интенсивность теплоотвода формирующей подкладки
Узкий шов	Мало напряжение на дуге  Велика	скорость  сварки	Мал зазор в стыке  Велика скорость сварки  Отклонение оси электрода от оси стыка
Колебания высоты усиления	Нестабильный режим  Колебания зазора в стыке  Неравномерное’ под- жатие формирую- щего устройства по длине  * /	Нестабильный режим  Колебания зазора в стыке  Неравномерное поджатие форми- рующего устройства по длДпе Завышены размеры электропрп- хваток на свариваемых кром- ках  Неравномерная высота слоя под- кладочного флюса  Велика грануляция подкладоч- ного флюса
Соски	—	Малая толщина слоя подкладоч- ного флюса, интенсивный Теп- лоотвод формирующего уст- ройства
Продолжение табл. 8

Н «именование	Причинй возникновения дефектов швов	
дефекта шва	С лицевой стороны	С обратной стороны
Гребень	Мало напряжение на дуге	Мало напряжение на дуге
Прожоги	Слабое поджатие ли- стов прижимными устройствами  Мало давление воз- духа в пневмору- каве  Чрезмерный зазор в стыке  Велик ток  Внезапное замедле- ние или остановка автомата	
Протеки	—	Слабое, неравномерное поджатие листов прижимными устройст- вами  Мало давление воздуха в пнев- морукаве  Неравномерна высота слоя под- кладочного флюса

занным требованиям, должна быть равна 3,6 тс на пог. м шва.

На основании этих данных и с учетом конструктивных эле-
ментов проектируемой оснастки были разработаны и изготовлены
стенды для односторонней автоматической сварки под флюсом
полотнищ с длиной свариваемого стыка до 3 и 8 мм.

С целью определения влияния технологических факторов на
величину сварочных деформаций были проведены замеры величин
стрелок прогибов («домиков») полотнищ толщиной листов 10 мм
при различных условиях сварки («на весу», на стенде с пропла-
влением стыка на 0,5 толщины листа, па стенде с двусторонним
формированием шва). Сваривались полотнища с четырьмя швами.
Замеры деформаций производились бухтиномером после выпол-
нения каждого шва (первого, второго, третьего и четвертого).
Результаты замеров величин стрелок прогибов («домиков») на базе
измерения 300 мм приведены в табл. 9. При этом максимальные
величины стрелок прогибов получило полотнище, заваренное
.автоматической сваркой «на весу».

В случаях сварки полотнищ на стенде в закреп ленном состоя-
нии «домики» получаются значительно меньше благодаря тому,
что прижимные устройства создают плотное, без зазоров, приле-
34
Величина стрелок ирогибов («домиков»))

Стрелка прогиба при сварке, мм		
на весу	на стенде с глубиной проплавления 0,5 толщины листа	на стенде с двусторонним формированием шва
4,0  7,3  5,2  2,9	1.0  1.5  0.6  0.6  4 — 	 -	0,1 0,3 0,2 0,2

гание листов, а также соответствующее уменьшение упругопла-
стической зоны, а следовательно, и остаточных деформаций.

При односторонней сварке с двусторонним формированием
шва на стенде под прижимными устройствами угловые деформа-
ции полотнищ практически отсутствуют. Это подтверждает изве-
стное положение о том, что при больших относительных глубинах
проплавления угловые деформации значительно меньше, чем при
средних значениях относительной глубины проплавления.

Опыт односторонней сварки листов толщиной 4—10 мм по-
казывает, что проплавление свариваемых кромок по всей толщине,
наличие мощных давлений и интенсивный теплоотвод в медную
пластину практически исключают образование угловых деформа-
ций — «домиков». В этих условиях при односторонней сварке на-
блюдается прогиб свариваемых листов по длине шва.

Для толщин свыше 10 мм угловые деформации и прогиб сва-
риваемых листов по длине шва настолько незначительны, что ими
можно пренебречь.

Для практической работы важно знать, какое влияние оказы-
вает продолжительность нахождения детали в закрепленном со-
стоянии после сварки на конечную деформацию сварного полот-
нища. Было проверено влияние продолжительности нахождения
листов под давлением (прижимными балками стенда) после сварки
на величину стрелки прогиба. Сваривались листы марки ВСт.Зсп
толщиной 8 мм, предварительно собранные на электроприхват-
ках. Режим сварки: /с = 640 А; IIд = 34 В; кс = 33 м/ч. Замеры
деформаций производились струнами и деформометром типа
ДРВ-2 после различной выдержки листов под давлением.

Эти эксперименты показали, что влияние продолжительности
нахождения листов в закрепленном состоянии после сварки за-
метно только в течение первых двух минут, а затем оно незначи-
тельно. Выдержка под давлением в течение двух минут уменьшает
стрелку прогиба сваренного полотнища в 5—10 раз.
Замеры температур показали, что через короткое время после
сварки шов охлаждается п металл переходит из пластического
состояния в упругое. В этих условиях лишь очень большие уси-
лия прижатия могут вызвать снижение деформации.

ОСНАСТКА И ОБОРУДОВАНИЕ

ДЛЯ ОДНОСТОРОННЕЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ

СВАРКИ

Исходные требования для односторонней сварки с двусторон-
ним формированием шва следующие: наличие с нижней стороны

Рие. 16. Гидравлический стенд для одностороппеп сварки выгородок судо-
вых надстроек.

стыка листов формирующего устройства (флюсовой подушки,
медной, флюсо-медной, керамической подкладки), обеспечива-
ющего хорошее формирование шва с обратной стороны и плотное
прилегание свариваемых листов к формирующему устройству.

Прп проектировании элементов технологической оснастки
необходимо определить усилие прижимов, обеспечивающее плот-
ное прилегание свариваемых кромок листов к формирующему
устройству. Наличие местных зазоров между формирующим
устройством и листами приводит к увеличению дефектов сварного
шва (подтеков, прожогов, подрезов). Опытными работами уста-
новлено, что допуск на неплотность прилегания не должен пре-
вышать 0,3 мм.

Экспериментальным путем установлена эмпирическая зави-
симость величины необходимого усилия прижатия листов к фор-
мирующему устройству от толщины свариваемых листов

Рпр = А'АШ$,	(16)

где Р|]р — усилие прижима, кгс; — длина шва, мм; « — тол-
щина листов, мм; К — коэффициент, характеризующий величину
давления на 1 мм2 поперечного сечения листа, кгс/мм2, для диа-
пазона толщин 3—12 мм принимается Л = 0,124-0,16 кгс/мм2;
для толщин свыше 12 мм А’ = 0,25 4-0,30 кгс/мм2.

Выбор рода формирующих подкладок определяется в основном
их способностью обеспечивать удовлетворительное формирование
обратной стороны шва. Таким свойством в наибольшей степени
удовлетворяет флюсо-медная подкладка, что и определило ее
выбор в качестве формирующего устройства в сварочных стендах.

На основании проведенных исследований были разработаны
в изготовлены стенды для односторонней автоматической сварки
стыковых соединений стальных полотнищ на флюсо-медной под-
кладке с двусторонним формированием сварного шва.

Первый из этих стендов (рис. 16). предназначенный для сварки
стенок и выгородок судовых надстроек, имеет следующие техни-
ческие характеристики:

Длина свариваемых швов, мм............... До 3000

Толщина свариваемых листов, мм................. 3—12

Усилие прижима балок, тс/м...................... 2—4

Рабочее давление воздуха для поджатия под-
кладки, кгс/см2............................ 0,45-2,0

Высота подъема медной подкладки, . . .	12

Габаритные размеры, мм ................... 4950	x 850 x 390

Масса, кг................................ 2890

Стенд состоит пз следующих основных узлов; верхней при-
жимной балкп с направляющими для сварочного автомата, ниж-
ней прижимной балки с формирующим устройством, гидроци-
линдров, служащих для подъема и опускания нижней и верх-
ней балок и обеспечивающих прижатие листов, и формирующего
устройства в процессе сварки, пульта управления, системы пневмо-
и гидропривода и водяной системы. Нижняя балка (рис. 17)
с формирующим устройством содержит медную водоохлаждаемую
подкладку, пневматический рукав и защитные фартуки, предот-
вращающие попадание флюса в зазор между медной подкладкой
и балкой.

Нижняя и верхняя прижимные балкп —сварные конструкции
коробчатого сечения. Конструктивные элементы балок выполнены
с учетом того, что они должны обеспечивать необходимое усилие
прижатия листов па возможно близком расстоянии от оси стыка
свариваемых кромок (не более 30 мм), свободное перемещение сваро-
чного автомата вдоль шва и удобство ведения процесса сварки.
Выше уже отмечалось, что для исключения затекания жид-
кого металла сварочной ванны между формирующим устрой-
ством и нижней поверхностью свариваемого полотнища необхо-
димо обеспечить надежное прижатие в процессе сварки сварива-
емых кромок к формирующей подкладке. Плотность прижатия
свариваемых кромок к подкладке при рассматриваемом варианте
стенда для сварки полотнищ судовых надстроек может оказаться
неравномерной из-за неточности в изготовлении опорной поверх-
ности верхней прижимной балки и формирующего устройства.
Неблагоприятное сочетание неточностей в изготовлении этих

Рис. 17. Конструкция нижней балки
гидравлического стенда.

1 — флюс; 2 — медная пластина; 3 — защит-
ный фартук; 4 — водяной канал; 5 — пнев-
морукав.

узлов стенда может привести
к тому, что местные зазоры
между свариваемым полот-
нищем и подкладкой превы-
сят 0,3 мм, а это вызовет
неудовлетворительное фор-
мирование обратной стороны
сварного шва.

В рассматриваемой кон-
струкции стенда усилие об-
жатия верхней балки обеспе-
чивается двумя гидроцилин-
драми, установленными по
концам балки. Верхняя при-
жимная балка на 1400 мм

длинней нижней. Поэтому
в процессе обжатия свиса-
ющие кромки верхней балки
работают как консоли. При
такой схеме приложения сил

верхняя прижимная балка получает изгиб с максимальной стре-
лой прогиба в ее средней части, что нарушает плотность прижа-
тия стыкуемых кромок к формирующему устройству.

Величину стрелки прогиба верхней прижимной балки при
постоянной длине и том же усилии обжатия можно уменьшить за
счет увеличения жесткости балки. Однако необходимое для до-
стижения этой цели увеличение высоты балки отрицательно
скажется на удобстве эксплуатации стенда. Кроме того, увели-
чение жесткости верхней балки не исключит возможности по-
явления недопустимых местных зазоров из-за указанной выше
причины (неточности в изготовлении обжимных элементов кон-
струкции стенда).

Плотность прижатия полотнища к подкладке на всем протя-
жении шва в рассматриваемом стенде была обеспечена постановкой
на опорной поверхности верхней прижимной балки подвижных
стальных платиков. Платики установлены на резиновых проклад-
ках, компенсирующих как неточности в изготовлении обжимного
устройства, так и прогиб верхней балки в момент обжатия. Про-

38
кладки изготовлены из резины сродней твердости марки А по
МХПТУ-1166—58.

При таком конструктивном решении прижатие свариваемых
кромок полотнища к формирующему устройству производится
верхней прижимной балкой через стальные платики с резиновыми
прокладками с обеих сторон от оси шва. Плотность прижатия
свариваемого полотнища к формирующей подкладке проверялась
с помощью пластилиновых шариков, укладываемых между этими
элементами. По степени деформации пластилиновых шариков
судили о плотности прижатия.

Флюсо-медная подкладка давлением воздуха, подаваемого
в гибкий рукав из воздушной магистрали через редуктор, допол-
нительно прижимается с необходимым усилием к листам. Медная
подкладка представляет собой толстостенную трубу с простроган-
ными поверхностями. С целью дополнительного охлаждения через
нее подается проточная вода (охлаждение по замкнутому циклу).
Расход воды составляет 4—5 л/мин.

Управление сваркой полотнищ на стенде осуществляется
посредством специального пульта. В процессе сварки автомат
типа АДС-1000-2 перемещается по направляющим' на верхней
балке. Для выполнения односторонней сварки оснастка автомата
несколько модернизирована: удлинен его токоподвод и для удоб-
ства совмещения оси электрода с осью стыка установлен световой
указатель.

В качестве источника тока применяется преобразователь типа
ПС-1000, имеющий падающую внешнюю характеристику. Уста-
новлено, что колебания напряжения сварочного преобразователя
затрудняют возможность получения обратной стороны шва с глад-
кой внешней поверхностью и плавными переходами к основному
металлу. С целью уменьшения влияния колебаний напряжения
в сети в обмотку возбуждения преобразователя вместо выпрями-
теля поставлен генератор типа П-32, более инертный к колебаниям
напряжения в сети, что позволило стабилизировать в достаточ-
ной мере процесс сварки.

Применение в качестве источников тока сварочных преобра-
зователей типа ПСМ-1000 с жесткой характеристикой показало
худшие результаты по формированию лицевой и обратной сторон
шва.

Применение электромагнитных прижимов в сварочных стен-
дах по сравнению с использованием описанных выше гидравли-
ческих и пневматических существенно сокращает вспомогательные
операции. Стенды, оснащенные электромагнитными прижимами,
как правило, значительно удобнее в работе. Однако существенным
их недостатком являются электромагнитные поля рассеяния,
образующиеся на свариваемых кромках листов и оказывающие
существенное влияние на стабильность горения дуги, глубину про-
плавления свариваемого металла, формирование шва и другие по-
казатели, определяющие качество лицевой и обратной сторон шва.
При сварке на электромагнитном стенде от взаимодействия
заряженных частиц дуги с магнитным полем стенда возникает
магнитное дутье. Установлено, что магнитное поле электромаг-
нитов стенда, направленное вдоль зазора свариваемых кромок, не
вызывает при сварке дутья, так как силовые линии распространя-
ются в основном в толще металла. В случае пересечения зазора
магнитными силовыми линиями электромагнитов стенда сила
Лоренца оказывается заметной уже при индукции магнитного
поля в зазоре 40—50 Гс, а при индукции свыше 150 Гс она ста-
новится настолько значительной, что дуга резко отклоняется в сто-
рону, большинство капель жидкого металла выбрасывается из
зазора, и сварка практически становится невозможной [14].

Экспериментальным путем установлено, что для надежного
прижатия свариваемых кромок листов к формирующему устрой-
ству на электромагнитных стендах надо определить не только
необходимую величину усилия прижатия [см.^форМулу (17)],
но и расстояние от точки приложения этого усилия до сваривае-
мого стыка листов. Наличие электромагнитов в непосредственной
близости от оси стыка, с одной стороны, гарантирует надежное
прижатие листов к формирующему устройству, а с другой сто-
роны, это приводит к заметным колебаниям режима сварки и,
как следствие, к неудовлетворительному формированию шва.

Прп проектировании элементов электромагнитного свароч-
ного стенда, кроме отмеченных выше факторов, необходимо учи-
тывать, что при наличии зазора между поверхностью листов
п зеркалом электромагнитов притягивающее усилие последних
резко уменьшается. В то же время в результате транспортировки,
некачественной правки (рихтовки) деталей полотнище не всегда
плотно соприкасается с зеркалом электромагнитов, что способствует
появлению дефектов: подтеков, прожогов, неудовлетворительного
формирования шва.

В экспериментальной работе по определению магнитных по-
токов при сварке на стендах с электромагнитными прижимами
конфигурации) магнитных силовых линий на свариваемых образ-
цах определяли с помощью железного порошка, которым посы-
пали поверхность образцов. Индуктивность поля определяли
измерителем магнитной индуктивности типа ИМИ-1. В резуль-
тате этих экспериментов было установлено, что изменение расстоя-
ния магнитов от осевой линии зоны сварки с 320 до 640 мм при-
водит к уменьшению плотности потока магнитных силовых линий
в зоне сварки более чем в два раза. На плотность потока магнит-
ных силовых линий влияют также неровности поверхности листов,
наличие ржавчины, величина зазора между поверхностью листов
и зеркалом электромагнитов, разность величины индуктивно-
сти пары электромагнитов, расположенных слева и справа отно-
сительно осп стыка свариваемых листов.

Проведенные исследования п опыт работы позволили устано-
вить некоторые основные требования, которые необходимо учи-
4(1
тывать при проектировании электромагнитных стендов для одно-
сторонней сварки стыков полотнищ:

электромагниты необходимо размещать вдоль линии стыка
свариваемых листов;

с целью ликвидации зазора между зеркалом электромагнитов
п нижнрй поверхностью свариваемых листов необходимо дополни-
тельно прижимать последние к формирующему устройству с по-
мощью подвижных электромагнитов пли прижимать листы сверху
к электромагнитам;

Рис. 18, Электромагнитный стенд для односторонней сварки.

величина индукции всех электромагнитов должна быть равной;

направление магнитных потоков во всех электромагнитах
должно быть одинаково;

расстояние расположения электромагнитов от оси стыка сва-
риваемых листов определяется величиной индукции электромаг-
нитов.

С учетом рассмотренных положений спроектирован и изго-
товлен электромагнитный стенд (рис. 18), имеющий следующие
технические характеристики:

Число свариваемых тпвов......................... 4

Размер свариваемых полотнищ, мм........... 10	000x10000

Толщина свариваемых листов, мм................ 8—32

Усилие прижима балок, тс/м..................... 4—8

Минимальны» расстояния между швами, мм	930

Габаритные размеры ....................... 10220Х10	0Н)

Масса, кг............................... 14 600
Стенд для односторонней сварки содержит четыре электромаг-
нитные балки. Сварочная электромагнитная балка (рис. 19)
состоит из следующих основных узлов: металлоконструкции, гиб-
кой формирующей секционной медной подкладки, поджимающей
и опорной системы из электромагнитов, опорных роликов и гидро-
цилиндров. ходовой части, пульта управления н коптрольно-

Рис. 19. Сварочная электромагнитная балка.

распределительной аппаратуры, водяной, гидравлической и пнев-
матической систем.

Металлоконструкция балкп — сварная, коробчатой формы,
выполнена из трех секций для удобства ее монтажа п транспорти-
ровки (рис. 20).

Формирующее устройство имеет вид медной пластины, состо-
ящей из отдельных звеньев размерами 220	110 X 20 мм, уста-

новленных на башмаках. Изготовление формирующей подкладки
из отдельных элементов придает ей некоторую гибкость, что поз-
воляет плотно прижимать ее к нижним кромкам свариваемых
листов давлением воздуха, подаваемого в два гибких рукава,
уложенные под башмаки. С целью дополнительного охлаждения
42
по пластине подается проточная вода. Расход воды составляет
2—3 л/мин.

Подвод сжатого воздуха от цеховой магистрали к гибким ру-
кавам осуществляется через пневмопровод. Регулирование уси-
лия поджатия формирующего устройства пневморукавами осуще-
ствляется с помощью редуктора. Опускание формирующего уст-
ройства (медной пластины с насыпанным на нее слоем флюса)
происходит под действием собственной его массы с обеспечением
свободного выхода воздуха пз рукавов в атмосферу. Ход подъема
формирующей подкладки — 12—15 мм.

Рис. 20. Конструкция сварочной электромагнитной балки.

1 — электромагнит; 2 — водяной канал; з — медная пластина; 4 — гидроцилмпдр;

5 — пневморукав.

Поджимающая и опорная системы балки обеспечивают транс-
портировку свариваемого полотнища и его установку над балками
с последующим удержанием (прижатием) полотнища в процессе
сварки.

Системы включают группы гидроцилпидров, расположенные
в балке и связанные с электромагнитами пли опорными роликами.
Две крайние и средняя группы выполняют подъем (выдвигание)
и опускание электромагнитов из балки. Группы имеют индиви-
дуальное включение.

Прижатие свариваемых листов к балке осуществляется следу-
ющим образом. Подачей низкого давления (5 кгс/см2) в гидро-
цилиндры происходит подъем электромагнитов до соприкоснове-
ния с поверхностью листов. Затем электромагниты устанавливают
по плоскости листов за счет наличия шарнирного соединения в со-
членении штоков гидроцплиндров и электромагнитов. После этого
высоким давлением (до 25 кгс/см2) производят опускание гидро-
цилиндров и прижатие свариваемых листов к балке.
Посредством подачи воздуха в гибкие рукава формирующую
подкладку с необходимым усилием прижимают к нижней по-
верхности свариваемых кромок листов.

Группа опорных роликов расположена по всей длине балки.
Подъем роликов индивидуальными гпдроцплпндрамп дает воз-
можность вводить и выводить полотнища из зоны сварки.

Рис. II. Сварочный автомат «Мир».

Ходовая часть балки представляет собой гидропривод, свя-
занный трансмиссионным валом с двумя приводными колесами.

Управление перемещением балки, гидросистемой, питанием
электромагнитов, водяной н пневмосистемами осуществляется
с пульта управления, расположенного с торцевой стороны балки.
Контрольно-распределительная аппаратура расположена в спе-
циальных шкафах на балке.

Сварка полотнищ на электромагнитном стенде производится -
посредством самоходной сварочной головки типа «Мир» (рис. 21),
подвешенной на самоходном портале, состоящем из следующих
основных узлов: моста, балки, механизмов передвижения и по-
ворота портала.

Портал перемещается на позиции сварки по рельсовому пути,
имеющему зубчатое зацепление. Паводка портала на стык свари-
ваемых листов осуществляется с помощью оптического устрой-
ства, состоящего из двух диапроекторов «Этюд» и двух зеркал.

Сварочная головка «Мир» предназначена для дуговой сварки
прямолинейных стыковых соединений. Сварка может произво-
диться одной, двумя пли тремя электродными проволоками и, соот-
ветственно, дугами одновременно под слоем флюса. Сварочный
автомат состоит из самоходной сварочной головки, шкафа упра-
вления, трех электроприводов к реостатам сварочных генерато-
ров п комплекта соедпнптельнных кабелей.

Технические характеристики автомата «Мир»

Напряжение питающей сети переменного тока,
В.......................................... 380

Род сварочного тока .......................Постоянный

Номинальный сварочный ток каждой сварочной
дуги, А...................................... 1000

Диаметр электродной проволоки,	мм ......... 3—5

Скорость подачи электродной проволоки, м/ч:
I ступень ........................... 50—150

II ступень......................... 100—300

Скорость сварки, м/ч.......................... 15—60

Маршевая скорость, м/ч ......................... 350

Минимальное расстояние между электродами
прп их наклоне в плоскости стыка, мм ...	40

Перемещение сварочных головок поперек стыка,
мм ........................................ ±20

Вертикальное перемещение сварочных головок,
мм ...............................  ’	. . . .	180

Масса, кг:

самоходной сварочной гпловки	....	200

шкафа управления........................ 400

кассеты с проволокой ................... 16

Питание сварочных дуг осуществляется от сварочного преоб-
разователя типа ПС-1000 (на первой дуге) и трансформаторов
ТС-1000 на следующих двух дугах. Применение источников пи-
тания постоянного и переменного тона вызвано необходимостью
уменьшить магнитное дутье, которое весьма заметно при сварке
двумя илп тремя дугами, питающимися постоянным током. Элек-
трическая схема автомата обеспечивает:

раздельное возбуждение сварочных дуг;

раздельное или одновременное отключение сварочного про-
цесса;

горизонтальное перемещение сварочной тележки;

одновременное вертикальное перемещение трех сварочных
головок вверх и вниз;
одновременное поперечное перемещение трех сварочных го-
ловок вперед — назад;

раздельную подачу трех электродных проволок вверх и вниз;

дистанционное регулирование напряжения сварочных источни-
ков питания.

Применительно к сварочному стенду автомат несколько мо-
дернизирован: перемещение сварочного автомата осуществля-
ется цо зубчатой рейке, усилены крепления сварочных головок,
увеличена емкость флюсового бункера и изменено его располо-
жение. С целью механизированной засыпки флюса на медную
подкладку сварочной балки па автомат подвешено устройство,
позволяющее засыпать и выравнивать слой флюса на подкладке.
Для удобства слежения перемещения автомата по свариваемому
стыку установлен световой указатель.

РАЗРАБОТКА ПОТОЧНЫХ ЛИНИЙ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛОСКОСТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Разработанные технология и оснастка для односторонней
сварки с двусторонним формированием шва явились предпо-
сылкой для организации двух комплексно-механизированных
линий изготовления: выгородок и стенок судовых надстроек
и крупногабаритных полотнищ.

Комплексно-механизированная линия изготовления выго-
родок и стенок судовых надстроек (рис. 22) имеет следующие тех-
нические характеристики.

Размеры изго-
товляемых
плоскостных
секций, мм

Длина1. ...........•	1000—9000

Ширина.............. 800—3500

Толщина металла . . .	3—12

Выпуск в смену ....	10 секций

При сборке полотнищ раскладка листов осуществляется ли-
стоукладчиком, представляющим собой полукозловой кран, обо-
рудованный грузозахватным приспособлением для раскладки
листов и транспортировки полотнищ.

Полотнища собирают на электроприхватках под односторон-
нюю автоматическую сварку стыков с двусторонним формирова-
нием сварного шва. Длина электроприхваток 10—15 мм, высота
1—2 мм, расстояние между электроприхватами 300—400 мм.
Зазор между стыкуемыми кромками после постановки прихваток
должен находиться в пределах, указанных в табл. 3. Качественно
выполненные прихватки пе влияют на формирование шва. При-
хватки завышенных размеров способствуют уменьшению высоты
обратной стороны шва по длине прихватки и образованию
46

участка шва с резко выраженным увеличением высоты шва с лице
вой стороны. Длина участка с завышенным усилением обычно

Рис. 23. Сварка полотнища на гидравлическом стенде.

равна длине с западанием усиления. Это приводит к колебаниям
величины усиления обратной стороны шва.

Рис. 24. Номограмма для определения
параметров режима сварки.

Собранное полотнище ук-
ладывают краном на само-
ходную транспортировочную

платформу и подают на по-
зицию сварки стыков. Сварка
осуществляется на сварочном
стенде с флюсо-медной под-
кладкой (рис. 23) на режи-
мах, приведенных в табл. 3.
Для практического пользо-
вания при выборе парамет-
ров режима сварки разра-
ботана номограмма (рпс. 24).

Заваренное полотнище
снимают с платформы п пе-
редают краном на позицию
разметки и установки на-
бора. Разметку производят
вручную. Обжатие набора

с полотнищем осуществляется вручную с помощью переносных
электромагнитных силовых ломиков и фиксируется электро-
прпхватками.
Полотнище с установленным набором подают па позицию
приварки набора. Автоматическая приварка под флюсом набора
к полотнищу осуществляется с применением сварочного агре-
гата, состоящего из следующих основных узлов: портала, тележки,
направляющей и четырех сварочных головок (рис. 25). В процессе
сварки агрегат перемещается по рельсовому пути. Одновременно

Рис. 25, Четырех головочный сварочный агрегат для приварки
набора к полотнищу.

работают в зависимости от необходимости четыре или меньше го-
ловок прп любой их комбинации.

Технические характеристики сварочного агрегата

Скорость сварки, м/ч.......................... 15—70

Скорость перемещения по рельсовому пути,
м/мпн....................................... 17,3

Механизм подачи проволоки ................. IIДШ Р-500

Диаметр сварочной проволоки, мм .............. 0.8—	2,0

Смещение головок на шаг установки набора, мм	450 —800

Флюс подается к сварочным головкам из бункеров самотеком.
Управление осуществляется с пульта.

Сварку ведут на постоянном токе обратной полярности от
многопостового сварочного выпрямителя тина ВКСМ-1000, про-
волокой марки Св-08А под флюсом марки ОСЦ-45М с питанием
от шинопровода через балластные реостаты РБ-300. Управляет
сварочным агрегатом один сварщик. Готовые стенки судовой
надстройки (рпс. 26) с помощью мостового крана для последующей
отправки к месту назначения укладывают в специальный контейнер.

Комплексно-механизированная линия изготовления крупно-
габаритных полотнищ (второго дна, плоскостных частей наружной

Рис. 26. Полотнище, выполненное односторонней автоматической
сварке»! на гидравлическом стенде.

обшивки днищевых и бортовых секций, переборок, платформ)
имеет следующие технические характеристики (рис. 27, 28):

Размеры изго-
товляемых
плоскостных
секций, мм

Длина ............... 1000—10000

Ширина............... 900—10 000

Толщина металла, мм 8—22

Раскладка листов осуществляется мостовым краном с электро-
магнитной траверсой на сборочном стенде, оборудованном опор-
ными роликами, шлепперным устройством и ппевмоцллиндрами
для выравнивания кромок (рис. 29).

Полотнища собирают на электронрихватках под одностороннюю
автоматическую сварку стыков с двусторонним формированием
шва. При этом величина зазора между стыкуемыми кромками
для обеспечения удовлетворительного формирования лицевой
и обратной сторон шва должна быть возможно более постоянной
по всей длине шва и не выходить за пределы значений, приведен-
ных в табл. 3.
Известно, что значительного эффекта в повышении точности
деталей можно достигнуть за счет применения машин для тепло-
вой резки с программным управлением. В рабочих цифровых про-

Рис. 27. Линия изготовления крупногабаритных по-
лотнищ.

Рис. 28. Общий вид липни изготовления крупногабаритных, по-
лотнищ.

граммах для машин с программным управлением типа «Кристалл»
контуры деталей могут быть записаны с точностью до 0,1 мм.
Для эффективного использования такой высокой точности
необходимо, чтобы и погрешности псходной информации не
превышали 0,1 мм.

В настоящее время на судостроительных заводах контуры
деталей программируются по эскизам с плаза, а также по рабо-
чим чертежам с использованием математической модели (мате-
матического плаза). Геометрическая информация, получаемая по
плазовоп разбивке, характеризуется погрешностями различных
величин и знака. Погрешности определяются квалификацией

Рис. 29. Раскладка листов на сборочном стеиде.

исполнителей и погрешностями измерительного инструмента.
Производственный опыт показывает, что при программировании
контуров деталей по эскизам с плаза в программы автоматически
переносятся погрешности, равные 1 — 2 мм.

Из-за отсутствия серийного оборудования для вычерчивания
масштабных разбивок обводы корпуса после математического со-
гласования доводят на плазе вручную обычными методами. Не-
смотря на это, точность выполнения работ ио математической мо-
дели значительно выше точности работ во плазовым разбивкам.
Это объясняется следующими причинами:

после записи математической модели эталоном служит не
масштабная нлазовая разбивка, а математическая модель;

в отличие от плазовых разбивок лппии, рассчитанные на ЭВМ
по координатам, записанным в математической модели, не имеют
толщины;
погрешности при расчете криволпнепных контуров не пре-
вышают принятой величины аппроксимации, обычно 0,25 мм.

Машины с программным управлением типа «К ристал л-ЗУ II»
в плазменном исполнении за счет их более совершенной конструк-
ции обеспечивают снижение погрешности вырезанных ими деталей
в сравнении с деталями, обработанными обычными машинами
типов «Одесса», МГФКА и др. Кроме того, применение плазмен
ной резки позволяет снизить искажение размеров деталей по срав
нению с газовой резкой за счет уменьшения теплрвых деформаций

Рис. 30. Сварка полотнища на электромагнитном стенде.

Произведенные наблюдения показали, что детали, изгото-
вляемые с помощью плазменных программных машин, имеют
следующие отклонения от теоретических размеров:

отклонение по линейным размерам (на длине 8000 мм—1 мм,
по диагоналям листа 8000 X 2000 мм—1,2 мм);

серповидность кромок на длине 8000 мм—1 мм (средняя тол-
щина листов 14 мм).

При составлении карт раскроя необходимо учитывать, что
при плазменной резке вдоль кромки реза образуется небольшой
скос, в результате чего запрограммированный размер сохраняется
только по нижней плоскости листа, а размер по верхней плоско-
сти листа получается на 2—2,5 мм меньше. Для исключения
искажения размеров деталей, по кромкам которых предусматри-
вается фаска, необходимо в карте раскроя располагать их так,
чтобы фаска снималась с лицевой стороны. При снятии фаски
с обратной стороны размер детали уменьшается на 4—5 мм.
Точность автоматической плазменной резки листов обеспечи-
вает необходимые условия для качественной сборки полотнищ
под одностороннюю автоматическую сварку с двусторонним фор-
мированием шва.

Собранное полотнище шлепперным устройством подается на
позицию сва'ркп — сварочный стенд, оснащенный четырьмя элект-

Рис. 31. Полотнище, выполненное односто-
ронне)! автоматическом сваркой на электро-
магпптном стенде.

ромагнптнымн балками и порталом. Сварка осуществляется на
флюсо-медной подкладке на режимах, приведенных в табл. 3
(рис. 30).

Заваренпое полотнище передвигается по роликам сварочным
порталом на позицию установки и приварки набора. Разметку
и установку набора осуществляют вручную. Для приварки набора
спроектирован агрегат групповой приварки набора.

Полотнище, выполненное односторонней автоматической свар-
кой с двусторонним формированием шва па механизированной
липин, показано на рис. 31.

54
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ОДНОСТОРОННЕЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ

Анализ существующего сборочно-сварочного производства
в корпусных цехах показывает, что для повышения производитель-
ности труда необходимо разработать и внедрить комплекс техно-
логических организационных мероприятий.

Одним из путей повышения производительности труда явля-
ется комплексная механизация производственных участков.
С целые механизации производства плоскостных конструкций на
многих заводах отрасли созданы специализированные участки,
оснащенные флюсовыми магнитными и безмагнитными стендами,
транспортировочными средствами и другими отдельными меха-
низмами. Однако заметного влияния на производительность
и организацию труда эти участки с отдельными механизирован-
ными операциями не оказывали.

Стыковые соединения полотнищ в нижнем положении, как
правило, выполняют автоматической сваркой под флюсом после-
довательно с двух сторон. Несмотря па то что сварка осуществля-
ется высокопроизводительным способом, затраты времени на
выполнение операции, необходимых при двусторонней сварке
и отпадающих при односторонней сварке, составляют 28% от
общей трудоемкости сварки [15), в том числе подварка за-
зоров— 2%, подварка прожогов — 20,7%, кантовка полот-
нища — 5,3%.

При изготовлении плоскостных конструкций перспективным
способом сварки является односторонняя автоматическая сварка
с двусторонним формированием шва.

Известно, что новые технологические способы находят широ-
кое применение в производстве только тогда, когда имеются
соответствующие экономические предпосылки для их внедрения.

Преимущества способа односторонней автоматической сваркп
состоят в следующем:

исключается операция кантовки полотнища, что не только
ускоряет темп производства, но и в значительной степени упрощает
технологический процесс;

разгружается крановое оборудование, уменьшается необхо-
димость в значительных производственных площадях;

повышается качество сварных соединений (резко снижается
количество внутренних дефектов);

уменьшаются сварочные деформации и напряжения.

Односторонняя автоматическая сварка стыковых соединений
с двусторонним формированием сварного шва характеризуется
высокими технико-экономическими показателями.

Преимущества односторонней автоматической сваркп на спе-
циальных стендах реализуются при комплексной автоматизации
таких последовательно выполняемых операций: подача по-
лотнища па сварочный стенд, совмещение свариваемых кромок
листов с формирующим устройством на балках стендов и их взаим-
ная фиксация, подвод сварочной головки в рабочее положение,
совмещение электрода со стыком, стабилизация параметров ре-
жима сварки, направление электрода по оси стыка в процессе
сварки, уборка флюса и шлаковой корки с полотнища, отвод
сварочной головки в исходное положение, отдача полотнища от
стенда и вывод из позиции сварки.

Общее время Тп на выполнение о^щосторонней сварки па спе-
циальных стендах состоит из следующих элементов:

(17)

где 1Г — время на подготовку флюсо-медной подкладки под сварку
(засыпка и выравнивание флюса), мин; — время па паводку
стыка полотнища на формирующее устройство балки и наводку
сварочного портала, мин; — время на сварку, мин; — время
на уборку флюса, отключение сварочного стенда и автомата, мин.

При сварке листов толщиной 7 мм при длине шва 3000 мм

70 = 34-3-}-6 +2 = 14.

Соответственно при сварке такого же шва обычным способом
двусторонней автоматической сварки под флюсом

То = Л + Т2 = 11,4 +11,4 = 22,8,

(18)

где Т\ — время на сварку стыка с одной стороны, мин; Т2 — время
на сварку стыка с другой стороны, мин.

При односторонней сварке листов толщиной 14 мм при длине
шва 8000 мм

1 д — 4 4 13 4~ 20 -}- 3 = 40.

Соответственно при сварке такого же шва обычным способом
двусторонней автоматической сварки под флюсом

То = Л + Т2 = 37,6 4- 32 = 69,6,

где 7\ — время на сварку стыка с одной стороны, мин; 7\ — время
на сварку стыка с другой стороны, мин.

По литературным источникам (1], при односторонней авто-
матической сварке листов, толщиной свыше 10 мм, рекоменду-
ется предварительная У-образная разделка кромок с углом
раскрытия 50—60°.

В последнее время на судостроительных предприятиях все
большее применение находит плазменная резка. При обработке
кромок этим способом получается их скос' (разделка) с углом
раскрытия 5—10°. Экспериментальные работы позволили разра-
ботать технологический процесс односторонней автоматической
сварки листов по кромкам, вырезанным плазменным способом, для
толщин 12—16 мм без специальной разделки (снятия фаски).

Кроме сокращения операции по снятию фаски, была выбрана
наиболее экономичная форма подготовки свариваемых кромок.
56
Например, из графика, приведенного на рис. 32, видно, что при
переходе с двусторонней сварки листов толщиной 14 мм на
одностороннюю с разделкой кромок при угле раскрытия 55° рас-
ход наплавленного металла па 1 пог. м шва сокращается на 190 г,

а в случае односторонней сварки по
 плазменной резке (угол раскрытия кро-
мок 8°), расход наплавленного ме-
талла на 1 пог. м шва сокращается
дополнительно еще на 135 г.

В табл. 10 приведены сравнится ь- ,
ные данные по стоимости выполнения
обычной двусторонней автоматической
сваркой под флюсом и односторонней
автоматической сваркой с двусторон-
ним формированием сварного шва
1 пог. м стыковых швов толщиной
7 и 14 мм. Анализ приведенных дан-
ных показывает, что внедрение одно-
сторонней автоматической сварки с дву-
сторонним формированием шва взамен
автоматической сварки с кантовкой
полотнища позволяет повысить произ-
водительность труда в 1,7 раза, снизить
стоимость сварки 1 пог. м шва в 2 раза.

Изготовление полотнищ типа выго-
родок и стенок судовых надстроек
с помощью односторонней автомати-
ческой сварки дает также заметное
снижение их себестоимости (табл. 11).

Автоматизация и механизация про-
изводственных процессов требует опре-
деленных изменений в организации
производства, а от организации про-
изводства в свою очередь зависят
темпы внедрения новой техники и сте-
пень использования оборудования. Од-
носторонняя сварка дает наибольший
эффект при изготовлении полотнищ в

кромкам, подвергнутым

Рис. 32. Вес наплавленно-
го металла на 1 пог. м шва
при раскрытии угла раз-
делки.

1 — при односторонней сварке
с углом раскрытия разделки
кромок 8°; 2 — при односторон-
ней сварке с углом раскрытия
разделки кромок 2°; 3 — при
двусторонней сварке подготов-
кой кромок по ОСТ 5. 9083—72.
(Толщина свариваемого ме-
талла в = 14 мм.)

условиях комплексной

механизации и создает благоприятные предпосылки для органи-

зации поточного производства.

Опыт внедрения поточных линий изготовления корпусных
конструкций показывает, что успешная работа линий зависит от
улучшения технологичности проектируемых сварных конструкций.

Технологичность — это свойство сварной конструкции, опре-
деляющее возможность ее изготовления с минимальными трудо-
затратами методами прогрессивной технологии при соответствии
требованиям проекта по качеству. Предпосылкой для улучшения
технологичности с Варной конструкции является совершенствование
58

Себестоимость сборки и сварки малогабаритных
плоскостных полотнищ

Наименование статей себестоимости	Себестоимость сборки и сварки плоскостных полотнищ, руб.		Эконо- мия, РУб.
	Двусторон- няя сварка	Односторон- няя сварка	
Основная заработная плата  Дополнительная заработная плата  Отчисления на социальное страхо- вание  Материалы  Амортизационные отчисления  Затраты па текущий ремонт  Затраты па сжатый воздух  Малоценный и быстроизнашиваю- щийся инструмент  Затраты на электроэнергию	4 297  644  372  3 314  5 944  3 636  197  135  1040	1497  225  132  2537  2951  1810  17  664	4-2800 4-419 4-240  4-777 4-2993 4-1826  4-180 4-135  4-376
Итого себестоимость:  Л  Примечание. Расчет выполнен на об' Средний размер полотнища 6X2700x5000 мл	19 579  ьем произволе!  I	9833  ’ва 2260 полота	4-9746  МЩ в год.

проектной документации (чертежей), учитывающей внедрение
прогрессивных методов сварки. Основные критерии оценки
технологичности сварных конструкций: выбор рациональной
схемы изготовления деталей конструкции, выбор рациональных
способов сварки, вес наплавленного металла, уровень механизации,
трудозатраты и др.

В табл. 12 показаны значения трудозатрат при выполнении
односторонней автоматической сварки малогабаритного полот-
нища с различной схемой стыковых соединений.

Анализ качества но результатам гаммаграфировапия сварных
швов, наполненных обычной автоматической сваркой под флюсом,
на корпусных конструкциях показывает 9—10% брака. В то же
время контроль швов, выполненных односторонней сваркой с дву-
сторонним формированием шва гаммаграфированием, показывает
только 2—3% брака.

Создание специализированной оснастки для автоматической
односторонней сварки с двусторонним формированием шва тре-
бует определенных затрат, поэтому для решения вопроса о целе-
сообразности применения односторонней сварки в каждом кон-
кретном случае необходимо базироваться па соответствующих тех-
нико-экономических расчетах.

59

Отредактировал и опубликовал на сайте И Е $ $ 1 (В Е М О Я )
Время (мин) па выполнение односторонней автоматической
сварки полотнища

Эскиз полотна						Вспомога- тельное	Па сварку	Общее
						60	60	120
								
								
•						. 70	60	130
								
								
						100	70	170
	/	7				•			
								

МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ

ПРИ РАБОТЕ НА ПОТОЧНЫХ ЛИНИЯХ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОТНИЩ

При односторонней автоматической сварке под флюсом с дву-
сторонним формированном шва процесс ведется на специальных
стендах (электромагнитных, гидравлических). Характерным для
этого процесса является наличие формирующего устройства с
обратной стороны свариваемых кромок, поджимающих устройств
в виде балок, стендов, водяной, гидравлической и воздушной
коммуни наций.

Ввиду этих особенностей односторонней автоматической сварки
обслуживающий персонал в дополнение к общим правилам тех-
ники безопасности при сварке должен зпать и соблюдать следу-
ющие правила.

1.	Перед сваркой должны быть проверены:

циркуляция воды в формирующих подкладках;

наличие масла в насосной станции;

воздушная магистраль стенда;

работа электромагнитов;

отсутствие на пути пе!>емещения портала или транспортиро-
вочной тележки каких-либо предметов.

2.	Подключение, отключение и ремонт оборудования должен
производить только монтер.

3.	К работе на механизмах поточных линий изготовления
полотнищ допускаются только лица пе моложе 18 лет, прошедшие
обучение технике работы на этих механизмах и получившие право
работы па них.

4.	При производстве работ па механизмах поточных линий
сварщик-оператор обязан:

осмотреть и привести в порядок спецодежду;

осмотреть рабочее место, убрать посторонние предметы;

проверить наличие и надежность кожухов ограждения муфт
всех приводов.

5.	Перед началом работы сварщик-оператор обязан принять
смену, ознакомиться с записанными в журнале замечаний непо-
ладками в работе механизмов и проверить устранение неисправ-
ностей.

6.	При перерыве подачи электроэнергии или неожиданной
неисправности немедленно выключить все механизмы.

7.	Вся электроаппаратура и машины должны быть заземлены.

8.	Необходимо выключить все механизмы и системы агре-
гатов:

при отлучке даже на короткое время;

во всех случаях при обнаружении неисправностей;

при смазке механизмов;

при очистке и уборке механизмов и зоны работы агрегатов.

9.	По окончании работы убрать рабочее место и сдать смену
лицу, ответственному за исправное состояние механизмов линий.
УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ

1.	К. Т е р а и, М. А р и к а в а. Современное состояние односторон-
ней автоматической сварки. Л., «Судостроение», 1974.

2.	Односторонняя автоматическая электродуговая сварка стыковых
соединений тонколистовых стальных полотнищ с двусторонним формирова-
нием сварного шва. — «Технология судостроения», 1972, № 4,7 с. 18—21.
Авт.: Ю. И. Симонов, В. И. Логу тонок, В. Д. Веселков и др.

3.	В. Ф. Д о н ч е п к о. Обоснование параметров режима автомати-
ческой сварки под флюсом стыковых соединении по .зазору. — «Сварочное
производство», 1965, № 5, с. 25—28.

4.	В. В. Ф р о л о в. Теоретические основы сварки* М.» «Высшая
школа», 1970.

5.	В. С. Сидорук. О зависимости формы кристаллитов в шве от
технологических параметров режима сваркп. — «Сварочное производство»,
1965, № 5, с. 11-13.

6.	Горячие трещины при сварке жаропрочных сплавов. М., «Машино-
строение», 1973. Авт.: М. X. Шоршоров, А. А. Ерохин, Т. А. Чернышова
и др .

7.	С. А. О с т р о в с к а я. Об эффективности влияния некоторых
элементов, входящих в состав металла шва, на его механические свойства. —
«Автоматическая сварка», 1964, № 2, с. 19—22.

8.	М. Р. Шраерман, К. И. Л е б е д е в а. Зависимость механиче-
ских свойств околошовной зоны конструкционных сталей от термического
цикла сваркп. — «Сварочное производство», 1966, № 11, с. 5—7.

9.	Статическая и усталостная прочность стыковых соединений, выпол-
ненных односторонней автоматической сваркой на флюсо-медной подкладке.—
«Сварочное производство», 1971, № 5, с. 28—30. Авт.: Г. Ф. Волчков,
Г. А. Бельчук, В. С. Головченко и др.

10.	В. И. Л о г у т е п о к, В. Д. В е с е л к о в. Опыт разработки и
внедрения односторонней автоматической сваркп с обратным формированием
шва. ЛДНТП, 1973.

И. Руководство по электродуговой сварке под флюсом. Под редакцией
Б. Е. Патона* М., Машгиз, 1957.

12.	П. О. О к е р б л о м, В. П. Д е м я н ц е в и ч, И. П. Б а й к о в а.
Проектирование технологии изготовления сварных конструкций. Л., Суд-
промгиз, 1963.

.	13. В. И. Л о г у т е п о к, Я. Г. П1 и ш к и н. Сварка на портале сты-
ковых соединений с повышенным зазором. — «Технология судостроения»,
1972, № 2, с. 21 -23.

14.	А. С. С е в а с т ь я п о в, А. П. Румянцев. Методы борьбы
с магнитным дутьем при электродуговой сварке сталей. — «Технология
судостроения», 1968, № 3, с. 31—32.

15.	Б. А. Г о л о л о б о в, В. В. Д о л г о р у к о в. Некоторые вопросы
совершенствования труда сварщиков на судостроительных предприятиях.
(Материалы к республиканской конференции.) Вильнюс, Респ, ин-т научно-
техн. информ, и проп., 1968.

62
СОДЕРЖАНИЕ

Введение............................................................ 3

Выбор способа односторонней автоматической	сварки................... 6

Особенности формирования шва и разработка технологии односто-
ронней автоматической сварки...................................... И

Оснастка и оборудование для односторонней автоматической сварки 36

Разработка поточных линий изготовления	плоскостных конструкций 46

Технико-экономические показатели односторонней автоматической
сварки........................................................... 55

Меры безопасности при работе на поточных линиях изготовления
полотнищ......................................................... 60

Указатель литературы.....................................•	. . . .	62
Виктор Дмитриевич Веселков

Всеволод. Иосифович Логутенок

СВАРКА

С ДВУСТОРОННИМ
ФОРМИРОВАНИЕМ
ШВА

Редактор Н. И. Саяпина

Технический редактор Р. К. Чистякова

Корректор Е. П. Смирнова

Художник М. Савицкий

Художественные редакторы:

В. Т. Левченко п В- А. Пурицкий

Сдано в набор 20/уТ 1975 г. Подписано к печати 17/III 1976г. М-26435.
Формат 60х901/<в- Ь у мага тип огр. № 3. Печатных листов 4,0
Уч.-изд. л. 4,4. Тираж 6000 экз. Заказ 384. Изд. Кв 3103—75
Цепа 22 коп.

Издательство «Судостроение», 191065, Ленинград, ул. Гоголя, 8.

Ленинградская типография № 6 Союзполиграфпрома Государ-
ственного комитета Совета Министров СССР по делам издательств,
полиграфии и книжной торговли.

196006, Ленинград, Московский пр., 91.