Автореферат (1024711), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Было установлено, что при сварке стали 20ХГСНМ поузкому зазору и длительности охлаждения 850-500оС t 85 = 24 с, дляполучения необходимых механических свойств эффективным являетсяприменение проволоки ОК Autrod 13.31.В главе 5 представлены результаты разработки технологическихтребований к производственному процессу и оборудованию для двухдуговоймногопроходной сварки по узкому зазору корпусных конструкцийспециальной техники.При сварке по узкому зазору необходимо учитывать возможныепогрешности параметров сварки, которые влияют на размеры шва и могутприводить к возникновению недопустимых дефектов шва.
К этимпараметрам отнесены следующие: электрические, геометрические,динамические. Используя функцию Лапласа рассчитали вероятность22возникновения дефектов сварки, причиной которых является нестабильностьпараметров режима.Высокая вероятность несплавлений или межслойных непроваров убоковой стенки разделки обусловлена общей нестабильностью всехзначимых параметров процесса сварки. Однако вклад при этом каждого изэтих параметров будет различным (рис. 22).Рис.
22. Вклад нестабильностиотдельных параметров процессасварки в узкую разделку на глубинупроплавления боковой стенкиразделки на границепредшествующего слоя (Δb)Из проведенных вычислений следует, что для того чтобыгарантированно избежать возникновения межслойных непроваров примногопроходной дуговой сварке по узкому зазору необходимо установитьпараметры режима процесса, которые обеспечивают глубину проплавления,вдвое превышающую среднеквадратичное отклонение проплавления из-занестабильности параметров сварки.
Если это невозможно, то для полученияоднозначного решения необходимо принять, что все значимые параметры X,для которых определяется допуск, вызывают равные отклонения S 0 глубиныпроплавления и решается вариационная задачаm∑ min (S2X =1Y0 = var, S0 ) S→ S D,где S D – допустимое рассеяние глубины проплавления, при которомвероятность возникновения непровара приемлема.Процедура решения этой задачи иллюстрируется диаграммой на рис.23.Рис.
23. Диаграмма, отражающаярешение задачи отборапараметров для ограничения ихдопусками23Анализ влияния нестабильности химического состава стали 20ХГСНМи сварочной проволоки Св-08Г2С показал, что оптимальными попрочностным свойствам и их стабильности являются режимы сварки,обеспечивающие длительность охлаждения t 85 15 – 25 с, рис. 24.а)б)Рис. 24. Влияние длительности t 85 охлаждения металла ЗТВ на вероятноеотносительное отклонение от номинального ζ значений механическихсвойств основного металла (а) стали 20ХГСНМ и наплавленного металла (б)Полученные данные позволили сформулировать технологическиетребования к сварке корпусных конструкций.Критериями качества формирования шва при сварке по узкому зазоруявляются проплавление на заданную величину боковой стенки разделки взоне сопряжения ее с предшествующим слоем и вогнутая поверхность слояшва.Для получения высокой производительности и обеспеченияустойчивого положения дуги в узкой разделке целесообразно использоватьэлектродную проволоку диаметром 1,6 и 2,0 мм.
При выполнении первогопрохода качественное формирование слоя обеспечивается значениямискорости сварки до 12 мм/с и тока до 370 А. По мере заполнения разделки иувеличения ее ширины мощность дуги следует увеличивать, повышая какток, так и напряжение дуги. При выполнении завершающих проходов,необходимо ограничивать скорость сварки даже при значительном токе из-занедостаточного прогревания боковых стенок. Предельная ширина разделки,при которой обеспечивается полный провар кромок разделки и формируетсявогнутая поверхность наплавленного слоя составляет 8 – 9 мм, при токе дуги24до 370 А. Если разделка кромок шире, необходимо выполнять сварку слоя задва или более проходов.При двухдуговой сварке максимальная длительность охлаждения вдиапазоне температур полиморфного превращения (850 – 500 0С) должнаобеспечиваться расположением второй дуги на расстоянии, при которомсуществует разделение общей сварочной ванны на две независимые.Для минимизации вероятности возникновения непроваров допуск наотклонение электрода от плоскости симметрии стыка должен составлять±0,25 мм.
Для обеспечения такой точности, требуется применение системавтоматической коррекции электрода в разделке. Отклонения в скоростяхподачи электродной проволоки и сварки не должно превышать ±5%. Дляэтого оборудование должно обеспечивать стабилизацию основныхпараметров процесса сварки в следующих пределах: тока сварки - до ±1,0 %,скорости сварки - до ±2,0 %, скорости подачи электродной проволоки - до±2,0 %, колебаний горелки - до ±1,0 %.Автоматы для двухдуговой сварки протяженных швов должны бытьпостроены по блочно-модульному принципу с раздельной компоновкойтрехкоординатной каретки, двух аппаратур управления и двух механизмовподачи проволоки, каждый из которых должен быть укомплектован своимсварочным источником.
Полуавтоматы для механизированной сварки такжедолжны быть построены по блочно-модульному принципу с раздельнойкомпоновкой механизма подачи проволоки и сварочного источника.В главе 6 описана практическая реализация процессовмногопроходной сварки по узкому зазору корпусных конструкцийспециальнойтехники.Длярешенияпроблемсозданиявысокопроизводительных технологий сварки по узкому зазору в качествеинструмента использована обобщенная физико-математическая модельпроцесса двухдуговой сварки плавящимся электродом по узкому зазору,приведенная в главе 2, которая позволяет воспроизводить форму сварочнойванны, геометрические параметры многопроходного шва и механическиесвойства сварного соединения.Результатыразработкитехнологическихтребованийкпроизводственному процессу и оборудованию для двухдуговоймногопроходной сварки по узкому зазору корпусных конструкцийспециальнойтехникииспользованыприсозданиитехнологийавтоматической двухдуговой сварки протяженных швов и однодуговоймеханизированной сварки в зауженные разделки толстостенных корпусныхконструкцийспециальнойтехникиизвысокопрочныхсталей,обеспечивающих требуемые служебные свойства сварных соединений.При разработке технологий и оборудования для сварки корпусныхконструкций учтено, что в зауженной разделке возможна потеряустойчивости саморегулирования дуги, также в соответствии стехнологическими требованиями, сформулированными в главе 5, был25сконструирован сварочный источник Micor 500, представленный на рис.25.
Данные источники могут комплектоваться подающими механизмами дляоднодуговой механизированной сварки (рис. 25, б).абРис. 25. Сварочный источник Micor 500 (а) и сварочные полуавтоматыMicorMIG 500 (б) в едином и раздельном исполненииДанным источником комплектуются как полуавтоматы дляоднодуговой сварки, так и автоматы АДФГ-502 для двухдуговой сварки.С целью снижения вероятности несимметричного формирования шва ивозникновения несплавлений вследствие отклонений расположенияэлектрода в разделке было разработано специальное устройство для правкиэлектродной проволоки, а также бесконтактная система коррекции,использующая дугу в качестве датчика.
Данные мероприятия позволилисущественно повысить качество формирования швов при сварке по узкомузазору, рис. 26.Рис. 26. Макрошлифы швов придуговой сварке в узкую разделку:асистемакоррекциивыключена; б - система включенаОпределены технологические параметры процесса автоматическойдвухдуговой сварки протяженных стыковых швов (рис. 27, табл.
7, 8),снижающих вероятность возникновения межслойных несплавлений.26а)б)Рис. 27. Характерная форма зауженной разделки для стыковых соединений: а– для толщин стыка до 42 мм; б – для толщин более 30 ммТаблица 7. Геометрические параметры зауженной разделки и швов длястыковых соединенийТолщинастенки S,мм15,0 – 42,030,0 - 80,0Рисунок6.1аα,град6±1β,град-6.1б6±130 ± 2Параметры разделкис,b, ммh, ммe, мммм4±1 3±13±1+12 − 2 2 ± 1 12 ± 1 3 ± 1g,мм3±1e1,мм-g1,мм-3±1 9±22± 1Таблица 8. Режимы двухдуговой многопроходной сварки сплошнойэлектродной проволокой протяженных швов корпусных конструкцийПараметрыРод тока / ПолярностьДиаметр проволоки, ммСкорость подачи проволоки,м/минВылет проволоки, ммСварочный ток, АНапряжение на дуге, ВСкорость сварки, м/минСкорость колебаний горелки,мм/секРазмах колебаний, ммЗащитный газРасход газа, л/минРежимы сварки и наименование слоя1-й проходПоследующие проходыКорневой ГорячийЗаполняющиеОблицовочныйслойпроходслоислойГорелка №№1№212-1610-14№1№2Постоянный / Обратная1,4-2,09-158-14№1№29-128-11Изменяется автоматически по мере заполнения разделки250-295 320-370 310-370 300-360 190-240 180-23524-25,5 30,5-36,0 28,5-36,0 28,5-35,522,5-24,51,0-1,70,3-1,00,5-0,910-2020-6050-8080-100Устанавливается в зависимости от ширины разделки82% Ar + 18% CO 2В зависимости от типа соединения от 15-18 до 25-3027Одновременно были определены технологические параметры процессаоднодуговой механизированной сварки (рис.28, табл.
9).Рис. 28. Характерная форма зауженной разделки для угловых соединенийТаблица 9. Режимы механизированной сварки в углекислом газе угловыхшвов, а также соединений под острыми и тупыми угламиСлой шваСварочныйток, АНапряжениедуги, ВВылетэлектрода,мм280-320128-30115-182170-24022-262300-350130-321Все слои шва15-182270-32022-2621-угловые сварные соединения; 2-соединения под острыми и тупыми угламиВсе слои шваВ установленном порядке контрольные сварные соединения (КСС)были испытаны для оценки разработанных технологий и оборудования.После сварки КСС были подвергнуты неразрушающим и разрушающимметодам контроля, результаты которых подтвердили требуемые свойстваКСС, что необходимо для обеспечения необходимых техническихпоказателей специальной техники.Промышленная реализация предложенной технологии двухдуговоймногопроходной сварки представлена на рис.
29.Рис. 29. Сварка протяженныхшвов автоматом длядвухдуговой сваркитракторного типа28Рис. 30. Однодуговаямеханизированная сваркав труднодоступныхместахПромышленное использование в производственных условияхразработанных технологий сварки и оборудования: двухдуговых автоматовАДФГ-502 Шторм и однодуговых сварочных полуавтоматов MicorMig 500на ОАО «НПК «Уралвагонзавод», АО «Уралтрансмаш» при изготовлениикорпусных конструкций, а также крупногабаритных изделий на ЗАО«Уральский турбинный завод» и ЗАО «Курганстальмост» показало, что онообеспечивает существенное, более чем в 1,5-2,5 раза повышениепроизводительности процессов сварки и снижение процента брака на 18 %.Экономический эффект от внедрения разработки составил более 30млн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
