124490 (Технологический процесс изготовления котла), страница 2

– газообразующие – неорганические (мрамор СаСО3, мащезит MgCO3 и др.) и органические (крахмал, древесная мука и т.п.) вещества;

– легирующие элементы и элементы-раскислители – кремний, марганец, титан и другие, а также сплавы этих элементов с железом, алюминий как раскислитель вводится в покрытие в виде порошка-пудры;

– связующие компоненты – водные растворы силикатов натрия и калия, называемые жидким стеклом;

– формовочные добавки – вещества, придающие покрытию лучшие пластические свойства (бетонит, каолин, декстрин, слюда и др.).

Для устойчивого горения дуги в покрытие вводят вещества, содержащие элементы с низким потенциалом ионизации (соли щелочных металлов, калиевое и натриевое жидкое стекло и др.).

С целью повышения производительности сварки в покрытие добавляют железный порошок, содержание которого может составлять до 60% массы покрытия.

Все электроды для ручной сварки можно разделить на следующие группы:

В-для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами – 49 типов;

Л – для сварки легированных конструкционных сталей в временным сопротивлением разрыву свыше 60 р МПа – пять типов (Э70, Э85, Э100, Э125, Э150);

Т – для сварки легированных теплоустойчивых сталей – девять типов;

У – для сварки углеродистых и низколегированных конструкционных сталей с временным сопротивлением разрыву;

Н – для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами – 44 типа.

Цифры в обозначениях типов электродов для сварки конструкционных сталей означают гарантируемый предел прочности металла шва.

Ниже дана таблица применения электродов.

Таблица 2. Электроды для дуговой сварки

Примечание. Для электродов типа Э70, Э85, Э100, Э125, Э150 механические свойства указаны после термообработки.

5. Режим сварки

Все параметры режима сварки можно разделить на основные и дополнительные. Основные параметры – это величина и полярность тока, диаметр электрода, напряжение на дуге, скорость сварки. Дополнительные параметры – состав и толщина покрытия электрода, положение электрода и положение изделия.

Итак, на что же влияют основные параметры?

Сварочный ток. Увеличение его вызывает (при одинаковой скорости сварки) рост глубины проплавления (провара), что объясняется изменением погонной энергии (теплоты, приходящейся на единицу длины шва) и частично изменением давления, оказываемого столбом дуги на поверхность сварочной ванны

Таблица 3. Режимы сварки стыковых соединений без скоса кромок

Примечание. Максимальные значения тока должны уточняться по паспорту электродов.

Таблица 4. Режимы сварки стыковых соединений со скосом кромок

Род и полярность тока также влияют на форму и размеры шва. При сварке постоянным током обратной полярности глубина провара на 40–50% больше, чем постоянным током прямой полярности, что объясняется различным количеством теплоты, выделяющейся на аноде и катоде. При сварке переменным током глубина провара на 15–20% меньше, чем При сварке постоянным током обратной полярности.

Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла, положения, в котором выполняется сварка, а также от вида соединения и формы подготовленных кромок под сварку. При сварке встык «листов стали толщиной до 4 мм в нижнем положении диаметр электрода обычно берется равным толщине свариваемого металла. При сварке стали большей толщины используют электроды диаметром 4–6 мм при условии обеспечения полного провара соединяемых деталей и правильного формирования шва.

Напряжение определяет, главным образом, ширину шва. На глубину провара напряжение оказывает весьма незначительное влияние. Если при увеличении напряжения скорость сварки увеличить, ширина шва уменьшится.

Сила тока в основном зависит от диаметра электрода, а также от длины его рабочей части, состава покрытия, положения сварки. Чем больше ток, тем выше производительность, т.е. больше наплавляется металла.

Рис. 1 Сварка стыковочных швов

1 – сварка шва «на весу»; 2 – сварка на медной подкладке (съемной); 3-сварка на стальной остающейся подкладке; 4 – сварка с предварительным и подварочным швом.

Однако при чрезмерном для данного диаметра электрода токе электрод быстро нагревается выше допустимого предела, что приводит к снижению качества шва и повышенному разбрызгиванию.

На рис. 1. представлены схемы сварки стыковых швов навесу, на медной съемной подкладке, с предварительным подварочным швом и на стальной подкладке.

6. Технологическое изготовление конструкции

6.1 Раскрой металла.

Для изготовления котла на отопительную систему используется сталь низкоуглеродистая, она содержит до 0,25% углерода и имеет хорошую свариваемость. При выборе типа и марки электрода для сварки низкоуглеродистых сталей, руководствуются следующими требованиями:

• обеспечением равнопрочного сварного соединения с основным металлом

• отсутствием дефектов в швах

• получение требуемого химического состава металла шва

• обеспечение стойкости сварных соединений

Такую сталь сваривают электродами марок: УОНИ, АНО, МР и т.д.

6.2 Сборка и сварка конструкции

Процесс изготовления котла разделяется на следующие стадии:

– заготовка листов для цилиндрической части котла и днищ;

– сборка и сварка листов; вальцовка, сборка и сварка цилиндрической части;

– изготовление днищ;

– общая сборка и сварка котла; контрольные испытания.

Сборка и сварка листов цилиндрической части котла производятся на стенде.

Заготовленные листы раскладывают на плите стенда, совмещают их стыки, устанавливают и прихватывают к стыкам листов технологические планки для вывода сварного шва и прижимают листы к плите.

Одновременно снизу прижимается к свариваемым листам флюсовая подушка. Продольные швы выполняют автоматическими сварочными головками АБС, смонтированными на устройствах портального типа.
Сваренное полотно при помощи кантователя поворачивают на 180°, после чего его транспортируют на второй стенд для наложения швов с обратной стороны. Этот стенд в отличие от первого не имеет флюсовых подушек. Одновременно со сваркой полотна собирают и сваривают контрольную пластину на тех же режимах и теми же сварочными материалами.

По окончании сварки готовое полотно по рольгангу передают на вальцовку в трех – или четырехвалковых гибочных машинах для придания ему формы цилиндра.

Затем обечайку мостовым краном транспортируют на специальный стенд для сварки замыкающего стыка цилиндра, который укладывают на опорные ролики 4, а замыкающий стык – на балку 5 с магнитными прижимами и флюсовой подушкой.

Сварка осуществляется сварочным трактором 3 ТС-17М, который перемещается по направляющим внутри обечайки 2.

По окончании наложения внутренних швов обечайку на опорных роликах поворачивают замыкающим стыком вверх и выполняют сварку с наружной стороны автоматической головкой 1, смонтированной на портальном устройстве.

Режимы сварки при наложении наружных и внутренних швов такие же, как при сварке полотна.

Металлургическая промышленность поставляет листовой прокат ограниченной длины, поэтому цилиндрическую часть котла цистерны грузоподъемностью 120 т сваривают встык из двух обечаек. С обеих сторон кольцевого шва располагают шпангоуты для увеличения жесткости котла.

Затем в цилиндрической части котла вырезают отверстия под горловину колпака или крышку люка и сливные приборы, срезают технологические планки и зачищают торцы.

Днища котла штампуют на прессе в холодном и горячем состоянии с помощью вытяжных штампов. Применяются вертикальные прессы усилием 30 000–50 000 кН.

Этот способ высокопроизводителен, но связан с использованием дорогостоящих прессов и штампов, поэтому может быть рекомендован для крупносерийного или массового производства.

Взрывная штамповка производится в холодном состоянии в специальных установках с использованием бризантных взрывчатых веществ с применением штамповочных матриц.

Способом взрывной штамповки целесообразно изготовлять днища из материала с высоким пределом прочности и малой пластичностью (нержавеющие хромистые стали, титановые сплавы).

Этот способ обеспечивает высокую точность и хорошее качество поверхности изготовленного днища. Затраты на оснастку небольшие, так как матрицы можно изготовлять из легких сплавов, железобетона с эпоксидной облицовкой, текстолита и дерева.

Изготовление днищ давлением вхолодную выполняется на горизонтальных и вертикальных давильных станках, а обкаткой – на обкатных машинах с применением подвижной матрицы и бортовочных валков.

Обкатка и обработка давлением значительно проще, чем штамповка на прессе и взрывом. Оборудование легко наладить на различные размеры, но процессы эти малопроизводительны и для осуществления их требуются высококвалифицированные рабочие.

Поэтому такие способы можно рекомендовать только для мелкосерийного и серийного производств. Общую сборку обечайки с днищами выполняют на механизированном стенде, где обеспечиваются быстрое совмещение и прижатие стыкуемых поверхностей.

Оба днища прихватывают к обечайке и затем сваривают внутренние стыковые швы двумя сварочными тракторами 3 одновременно. Флюсовая подушка 6 размещается на непрерывной ленте 7.

Наружные швы сваривают автоматическими головками АБС. При сварке котел вращается на опорах стенда.