Uchebnoe_posobie_dlya_vypolenia_DZ_po_TK M_Misha_15_04_2014 (1) (Сборная солянка), страница 10

При проектировании изделий учитывают требования к эксплуатации к эксплуатационным характеристикам сварных конструкций и их технологичности. На стадии конструирования изделия необходимо определить принципиальную возможность получения сварной заготовки. Затем устанавливают марку материала и технологию изготовления соединяемых элементов, вид сварки, тип сварных соединений и форму швов, а также последовательность сборочно-сварочных операций и оценивают ожидаемые сварочные деформации (коробления).

Рациональный вид сварки выбирают с учетом конструкторско-технологических признаков изделия, технико-экономических показателей процесса сварки и программы выпуска сварных конструкций. Одновременно с выбором вида сварки обычно назначают тип сварного соединения.

После этого заготовки разделяют на свариваемые элементы, место соединения которых выбирают с учетом двух обстоятельств. С одной стороны, в результате деления должны образовываться элементы (исходные заготовки), которые могут быть получены из профилей или технологичных поковок или отливок. С другой стороны, зона сварки должна быть удобна для сварочного инструмента, флюса, защитного газа и присадочного материала.

Проектирование свариваемых элементов выполняют на следующем этапе. Если исходными заготовками являются отливками или поковками, то их проектируют в соответствии с указаниями, приведенными в главах 2 и 3. В случае если исходная заготовка – профиль, проектирование сводится к выбору его оптимальных размеров и назначению разделки кромок в соответствии с типом сварного соединения.

4.2. Технологичность сварных заготовок

Технологичность сварных заготовок обеспечивается выбором марки материала, вида сварки, типа соединения, форм и размеров свариваемых элементов, формы разделки кромок и вида швов.

4.2.1. Выбор марки материала заготовок

При выборе марки материала для сварных изделий необходимо учитывать не только их эксплуатационные, но и технологические свойства (свариваемость, обрабатываемость режущим инструментом и др.).

Для получения сварных соединений, равноценных по работоспособности основному материалу, при конструировании сварных заготовок следует по возможности выбирать хорошо свариваемые материалы. К таким металлам относятся спокойные низкоуглеродистые стали и многие низколегированные стали, ряд сплавов цветных металлов, применение которых не ограничивается какими-либо требованиями к виду и режиму сварки.

Для малогабаритных изделий возможно применение металлов с пониженной свариваемостью, поскольку при их изготовлении используются оптимальные с точки зрения свариваемости виды сварки. Например, для изготовления сварных конструкций из тугоплавких металлов (титана, молибдена и др.) применяют электронно-лучевую сварку.

4.2.2. Выбор вида (способа) сварки

Важнейшей задачей при проектировании сварных конструкций является правильный выбор вида сварки в зависимости от марки металла свариваемых элементов, типа сварного соединения, конфигурация сварных швов, пространственного положения при сварке, производительности сварки, степени механизации и автоматизации сварочного процесса.

Назначение вида сварки в значительной степени определяется свариваемостью материала заготовок, степенью ответственности изделия производительностью сборочно-сварочного процесса. Так, для сварки толстолистовых конструкций из стали всех марок и некоторых цветных сплавов широко применяют дуговую и электрошлаковые сварки. В производстве тонколистовых конструкций из сталей и цветных сплавов для нахлесточных соединений наиболее распостранены точечная и шовная контактная сварки. Изготовление заготовок из алюминиевых, магниевых, титановых сплавов и высоколегированных сталей требует надежной защиты зоны сварки от взаимодействия с газами атмосферы, которая обеспечивается в условиях дуговой сварки под флюсом, аргонодуговой и электронно-лучевой сварок.

Тепловое воздействие на материал является одним из главных факторов, обусловливающих изменение его свойств в зоне сварки. Чем больше степень теплового воздействия, тем больше величина зоны разогрева, в пределах которой изменяются свойства металла (зона термического влияния), и тем хуже свойства сварного соединения. Поэтому, при сварке металлов, чувствительных к тепловому воздействию, необходимо стремится к уменьшению размеров зоны термического влияния.

По степени уменьшения размеров зоны термического влияния основные виды и способы сварки можно расположить в следующей последовательности: электрошлаковая, газовая, автоматическая дуговая под флюсом, ручная дуговая покрытыми электродами, дуговая в защитных газах, контактная, плазменная, электронно-лучевая, лазерная. Такое расположение является условным, так как величина зоны разогрева зависит от толщины свариваемых элементов и режима сварки.   

Качество сварного соединения в значительной степени определяется надежностью защиты сварочной ванны и максимально разогретой зоны от воздействия окружающей среды. Особенно важно правильно выбрать вид сварки при изготовлении сварной конструкции из материалов, свойства которых ухудшаются при незначительном насыщении газами из окружающего воздуха. Например, для таких металлов, как титан, ниобий, алюминий, магний, средне- и высоколегированных сталей предпочтительна дуговая сварка в защитных газах, а для молибдена и его сплавов – электронным лучом в вакууме. Углеродистые и низколегированные стали успешно свариваются всеми способами дуговой и электрошлаковой сварки.

При выборе вида (способа) сварки необходимо учитывать их технологические показатели (Приложение 1; табл.4.1) и конструкторско-технологические признаки проектируемой летали.

Таблица 4.1

Технологические показатели способов сварки плавлением

Примечание: НУ, СУ, ВУ – низко- , средне- , высокоуглеродистые стали соответственно; НЛ, СЛ, ВЛ - низко- , средне- , высоколегированные стали соответственно; СЧ – серый чугун.

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами позволяет выполнять швы любой конфигурации во всех пространственных положениях.

Механизированная сварка в защитных газах применяется швов любой конфигурации, во всех пространственных положениях, швов любой протяженности. Автоматизированная сварка в защитных газах применяется для изготовления длинномерных прямолинейных и кольцевых швов.

Механизированной дуговой сваркой под флюсом выполняются швы любой конфигурации, но только в нижнем положении (из-за возможности ссыпания флюса с поверхности свариваемого изделия в других пространственных положениях). Автоматическая дуговая сварка под флюсом применяется при сварке длинных прямолинейных и кольцевых швов в нижнем положении. Электрошлаковой сваркой можно за один проход на толстолистовом металле выполнить стыковые вертикальные прямолинейные швы, а также кольцевые швы.

Особый случай представляют конструкции с соединениями заготовок в труднодоступных местах, в глубоких узких пазах, внутри полостей малого диаметра, между рядом расположенными ребрами жесткости и т.п. Такие соединения выполняют ручной дуговой сваркой.

Одним из главных показателей современного технологического процесса является его производительность. По степени уменьшения производительности основные способы сварки можно ориентировочно расположить в следующей последовательности: электрошлаковая (при толщинах свыше 50 мм), контактная точечная и шовная, автоматическая дуговая под флюсом, автоматическая и механизированная дуговая в защитных газах, ручная дуговая, газовая.

Производительные способы сварки, как правило, являются автоматическими или механизированными, поскольку при применении мощных источников теплоты формирование сварного шва, а также подача большого количества присадочного материала возможно только при механизации процесса.

4.2.3. Выбор типа сварного соединения и вида швов

Взаимное расположение свариваемых элементов и форма подготовки (разделки) кромок определяют тип сварного соединения (табл. 4.2).