123977 (Процес зварювання обічайки), страница 2

- продуктивності, що передбачається.

- собівартості 1 кг металу, що наплавляється.

Серед способів електродугового зварювання найширше застосовуються:

- ручне дугове зварювання;

- напівавтоматичне зварювання в захисних газах;

- автоматичне зварювання в захисних газах і під шаром флюсу.

Найширше із цих способів електродугового зварювання застосовується напівавтоматичне зварювання в захисних газах.

Технологічними перевагами зварювання в захисних газах є:

- відносна простота процесу;

- відсутність необхідності вживання флюсів або обмазок, а отже і очищення швів від шлаку і невикористаного флюсу;

- можливість механізації процесу у всіх просторових положеннях;

- при зварці в інертних газах мінімальна взаємодія металу з киснем і азотом;

- можливість зварювання різних металів;

- можливість регулювання процесу зварювання і спостереження за дугою;

- висока продуктивність процесу.

- високий ступінь концентрації джерела тепла, що дозволяє зменшити зону термічного впливу і зменшити короблення виробу.

Собівартість 1 кг металу, що наплавляється, при зварюванні у вуглекислому газі завжди нижче, ніж при газовому і ручному дуговому зварюванні.

Тому для зварювання обічайки використовується напівавтоматичне зварювання в СО₂.

Режими зварювання

Режимом зварювання називається сукупність характеристик зварювального процесу, що забезпечують здобуття зварних з'єднань заданих розмірів, форм і якості. При всіх дугових способах зварювання такими характеристиками є наступні параметри: діаметр електроду, сила зварювального струму напруга на дузі, швидкість переміщення електроду уздовж шва, рід струму і полярність. При механізованих способах зварювання додається ще один параметр – швидкість подачі зварювального дроту, а при зварюванні в захисному газі – питома витрата захисного газу. Параметри режиму зварки впливають на форму, і розміри шва. Тому, щоб отримати, якісний зварний шов заданих розмірів, необхідно правильно підібрати режими зварювання, виходячи з товщини і властивостей зварюваного металу, типу з'єднання і його положення в просторі. На форму і розміри шва впливають не лише основні параметри режиму зварювання, але також і технологічні чинники, як рід і щільність струму, нахил електроду і виробу, виліт електроду, конструкційна форма виробу і величина зазору.

Величини зварювального струму, що рекомендуються, залежно від діаметру електродного дроту

Оскільки сила зварювального струму встановлюється залежно від вибраного діаметру електродного дроту то для зварювання обічайки приймаємо 140–300 А.

Із збільшенням сили зварювального струму збільшується глибина провару і підвищується продуктивність процесу зварки. Напруга дуги залежить від довжини дуги. Чим довше дуга, тим більше напруги на ній. Із збільшенням напруги дуги збільшується ширина шва і зменшується глибина його провару. Встановлюється напруга дуги залежно від вибраної сили зварювального струму.

Швидкість подачі електродного дроту підбирають з таким расчётом, щоб забезпечувалося стійке горіння дуги при вибраній напрузі на ній. Вилітом електроду називається довжина відрізку електроду між його кінцем і виходом його з мундштука. Величина вильоту робить великий вплив на стійкість процесу зварювання і якості зварного шва. Із збільшенням вильоту погіршується стійкість горіння дуги і формування шва, а також збільшується розбризкування. При зварюванні з дуже малим вильотом важко спостерігати за процесом зварювання і часто підгорає контактний наконечник. Величину вильоту рекомендується вибирати залежно від діаметру електродного дроту.

Рекомендовані значення вильоту електродного дроту

Окрім вильоту електроду, необхідно витримувати відстань від сопла пальника до виробу, оскільки із збільшенням цієї відстані можливе попадання кисню і азоту повітря в наплавлений метал і утворення пор у шві. Величину відстані від сопла пальника до виробу слід витримувати в приведених значеннях.

Рекомендовані відстані від сопла пальника до виробу

При зварюванні у вуглекислому газі зазвичай застосовують постійний струм зворотної полярності, оскільки зварювання струмом прямої полярності приводить до нестійкого горіння дуги. Змінний струм можна застосовувати лише з осцилятором, проте в більшості випадків рекомендується застосовувати постійний струм.

Витрату вуглекислого газу визначають залежно від сили струму, швидкості зварювання, типу з'єднання і вильоту електрода. В середньому газу витрачається від 5 до 20 л/мін. Нахил електроду щодо шва робить великий вплив на глибину провару і якість шва. Залежно від кута нахилу зварювання можна проводити кутом назад і кутом вперёд. При зварюванні кутом назад в межах 5 – 10° покращується видимість зони зварювання, підвищується глибина провару і наплавлений метал виходить більш щільним. При зварюванні кутом вперёд важче спостерігати за формуванням шва, але краще спостерігати за зварюваними кромками і направляти електрод точно по зазорах. Ширина валу при цьому зростає, а глибина провару зменшується. Цей спосіб рекомендується застосовувати при зварці тонкого металу де існує небезпека прожога. Швидкість зварювання встановлюється самим зварювальником залежно від товщини металу і необхідної площі поперечного перерізу шва. При дуже великій швидкості зварювання кінець електроду може вийти з-під зони захисту газом і окислюватися на повітрі.

Вибір зварювальних матеріалів

Для виготовлення конструкції обічайки застосовують сталь марки Вст3пс. Виходячи з цього при зварюванні у вуглекислому газі низьковуглецевих сталей необхідно застосовувати кремній-марганцовисті марки дроту.

Для зварювання обічайки використовують зварювальний дріт Св08Г2С. Зварювальний дріт забезпечує набуття хороших механічних властивостей металу шва у поєднанні з основним металом. Зварні шви виходять хорошої якості з відсутністю холодних і гарячих тріщин. Хімічний склад металу шва вищий, ніж хімічний склад основного металу, що дозволяє отримати зварні шви хорошої якості і корозійної стійкості.

Як захисний газ використовують вуглекислий газ. Захисний газ дозволяє захистити зварювальну ванну від дії навколишнього повітря. В повітрі містяться шкідливі гази: азот, водень, кисень. За наявності цих газів в металі шва вони погіршують механічні і технологічні властивості шва.

Вибір зварювального устаткування

Для зварювання обичайки використовуваний зварювальний напівавтомат А-547У. Він призначений для зварювання у вуглекислому газі плавким електродом. Напівавтомат складається з:

- джерела живлення;

- механізму подачі електродного дроту;

- шафи управління.

Механізмом подачі є циліндричний редуктор, що передає обертання від електродвигуна постійного струму з регульованим числом обертів до подаючих роликів. Механізм подачі має дві пари подаючих і притискних роликів. Для розширення діапазону швидкостей подачі редуктор має дві шестерні, які можна міняти місцями.

Технічна характеристика напівавтомата А-547У:

– діаметр зварювального дроту, мм 0,8–1,6

- номінальний зварювальний струм, А 300

- межа регулювання, А 60–300

- швидкість подачі зварювального дроту, м/ч 150–420

- тип джерела живлення ВС-300

Технічна характеристика джерела живлення ВС-300:

– номінальна напруга мережі, В 380

- межі регулювання робочої напруги, В:

на жорстких зовнішніх характеристиках

на падаючих зовнішніх характеристиках 22–46

- номінальний струм, А 300

- напруга холостого ходу, В 25–40

- межі регулювання зварювального струму:

на жорстких зовнішніх характеристиках 60–300

на падаючих зовнішніх характеристиках 30–300

- потужність квт 17

- коефіцієнт корисної дії% 70

– габаритні розміри, мм 560*720*9

Вибір пристосування для збирання та зварювання

При виборі пристосування для збирання та зварювання необхідно враховувати те, що ці пристосування повинні забезпечувати наступне: – зменшення трудомісткості робіт, підвищення продуктивності;

- підвищення точності робіт, поліпшення якості продукції;

Пристосування повинні задовольняти наступним вимогам:

- забезпечувати найвигіднійший порядок збірки;

- мають бути жорсткими і міцними, для точного закріплення деталей;

- забезпечити доступність до місць установки деталей;

- забезпечити положення деталей, при яких буде найменше число поворотів;

- забезпечити вільний доступ при перевірці виробу;

- забезпечити безпечне виконання збірно-зварних робіт.

Використання спеціального пристосування для збирання та зварювання дозволяє точно зібрати і прихватити деталі в конструкцію. В результаті розробки пристосування для збірки та зварювання було вирішено використати слідуюче:

1. Розпірка (швелер №10 l = 2200 мм – 4 шт.)

Даної кількості елементів вистачає для забезпечення вище перерахованих вимог до пристосувань для збірки та зварювання. Для дугового зварювання використовується комплект інструментів №2. У нього входять молоток 7850–0117 ГОСТ 2310–77, напилок 2820–028 ГОСТ 1465–80, плоскогубці ГОСТ 7236–93 скребок для зачистки грата, бриг металу 524.0895–43413, щітка металева та крейда ГОСТ 17498–72, а при слюсарних роботах для зварювальних операцій використовується комплект інструменту №7.

Методи боротьби з деформаціями та напруженнями при зварюванні

Раціональне конструювання зварних вузлів. Робочі креслення зварних конструкцій слід розробляти з врахуванням заходів щодо зменшення зварювальної напруги і деформацій. Для цього зварні з'єднання конструюють так, щоб об'єм наплавленого металу був мінімальним. Наприклад при товщині металу більше 12 мм слід застосовувати Х- і К-подібну підготовку кромок. З цією ж метою замінюють переривисті з'єднання на суцільні шви меншого перетину. Виконують стикові шви при мінімальному куті розкриття шва і мінімальному зазорі. Уникають різких переходів перетинів а також застосовують переважно стикові з'єднання і не допускають концентрації і перехрещення зварних швів.

Технологія збірки і зварювання. Порядок збірки під зварювання, спосіб зварки, режими зварки і послідовність накладення шва по його довжині і перетину роблять значний вплив на величину деформацій і напружень при зварюванні. Щоб зменшити залишкові деформації і напруження конструкцій і виробів при збірці по можливості не допускають скріплення вузлів і деталей прихватками, які створюють жорстке закріплення. Для забезпечення рухливого достатку закріплених деталей використовують клинові центровочні і інші складальні пристосування. На утворення залишкових деформацій і напружень значний вплив робить спосіб зварки. На величину і характер напружень і остаточних деформацій впливає погонна енергія зварювання і режим зварювання. Збільшення площі поперечного перерізу шва, як правило, сприяє зростанню деформацій. Величина залишкових деформацій і напружень залежить і від порядку накладення швів. Наприклад, при зварюванні листових конструкцій спочатку виконують поперечні шви окремих поясів, а потім сполучають пояси між собою.

Урівноваження деформацій. Суть цього способу полягає в тому, що встановлюють визначену послідовність накладення швів, при якій деформації від попередніх швів знижуються при виконанні подальших швів. Цей спосіб широко застосовують при зварюванні стержньових конструкцій або деталей симетричного перетину. Зворотні деформації. Перед зварюванням конструкції або елементу для зменшення залишкової деформації штучно створюють деформацію, зворотну по знаку по відношенню до тієї, яка може виникнути при зварці.
Жорстке закріплення. Закріплення забезпечує зменшення зварювальних деформацій в порівнянні із зварюванням в незакріпленому стані, якщо зона нагріву до температур вище 600° С не перевищує 0.15 ширини зварюваного елементу. Якщо зона нагріву буде більше 0,15 ширини зварюваного елементу, то жорстке закріплення не зменшує деформацій, а навпаки, може збільшити їх в порівнянні із зварюванням у незакріпленому стані.

Проковування швів. Проковування сприяє зниженню напруги і деформацій. При виконанні проковки необхідно дотримуватися наступних умов:

при багатошаровому зварюванні проковування виконувати пошарово а перший і останній шар не проковувати;

проковування слід виконувати на ділянці шва завдовжки 150 – 200 мм відразу ж після зварювання або після підігрівання його до 150–200 °С;

при зварюванні металу товщиною більше 16 мм необхідно проковувати і метал біля шва.

Спільний відпал зварного виробу. Відпал застосовується для сталей, що мають схильність до утворення загартованих зон поблизу зварного шва (особливо при великій товщині зварюваного металу), і для конструкцій, що працюють при знакоперемінних навантаженнях.