Диссертация (1024714), страница 4
Текст из файла (страница 4)
С1941 года автоматическая сварка под слоем флюса стала основным методомпри изготовлении корпусов танков. По сравнению с ручной дуговой сваркойпокрытыми электродами сварка под флюсом имела ряд существенныхдостоинств, главные из которых - производительность, устойчивостьпроцесса, возможность изменения состава металла шва [15]. Поэтому, почтиодновременно, для менее протяженных швов стала применяться шланговаямеханизированная сварка под флюсом электродной проволокой 1-2 мм.В 1952 г. Н.М. Новожилов и К.В. Любавский разработали способсварки плавящимся электродом в среде углекислого газа. В дальнейшем,данныйспособпроизводительностисваркиполучилблагодаряэффективностиширокоераспространениеиввысокойразличныхотраслях промышленности, Практически сразу сварка в СО2, сталаприменяться при изготовлении специальной техники [16], где она сталавытеснять шланговую механизированную сварку под флюсом по причиненедостатков последней, в том числе из-за невозможности выполнятьвертикальные и наклонные швы, затруднённой операции ведения дуги пошву, повышенной утомляемости сварщика, связанной с манипулированиемтяжёлым шланговым держателем и необходимости уборки флюса ишлаковой корки.
Поэтому уже к середине 1960-х годов сварка в СО2,становится практически доминирующей в области производства корпусовспециальнойтехникикакпротяженных,такикороткихшвов.Высокопрочные стали марок 20ХГСНМ и 25ХГ2С2НМА сваривали в СО224сначала с использованием сварочных поволок Св-08Г2С, а затем при сваркенаиболее ответственных конструкций стали применять низколегированнуюсварочнуюпроволокуСв-10ГСМТ(ГОСТ2246-70)иаустенитнуюсварочную проволоку Св-08Х20Н9Г7Т (ГОСТ 2246-70).Одновременно были отработаны характерные сборочные элементы иразделки под сварку [17], представленные на рис. 1.5.Рис. 1.5. Типичные формы разделки кромок под сварку25Общий угол разделки кромок в стыке этих, и схожих с ними сварныхсоединений составляет 40…600.Научные основы применяемой в настоящее время технологии сваркикорпусных конструкций специальной техники были заложены еще всередине 50-х годов и успешно применены в производственных условияхсовместными усилиями целого ряда научно-исследовательских организацийи ведущих машиностроительных предприятий [18, 19].
Многолетнимиусилиями этих ученых были разработаны элементы теории сварки броневыхсталей, основные способы дуговой сварки плавлением, выбор режимовсварки и форм разделки для соединения элементов корпусных конструкций.Однако, несмотря на достигнутые результаты, в последующие годыпроисходило дальнейшее совершенствование процессов сварки в СО2.Производительность процесса сварки оценивают по общему объемупроплавленного основного металла и количеству наплавленного металла вединицу времени.Поэтому однимиз путей дальнейшего развитиямеханизированной сварки в СО2 по повышению ее производительности сталофорсирование режимов, в том числе за счёт увеличения мощности дуги ииспользования электродной проволоки диаметром 1,6 - 2,5 мм [20],увеличения вылета электрода [21], увеличения объема наплавленногометалла путем введения дополнительного присадочного металла [22],поступающего в сварочную ванну в виде сплошной и рубленной проволоки,металлического порошка.
Однако повышение производительности сваркипутем форсирования режимов зачастую приводило к увеличению дефектовтипа трещин, а также образованию подрезов, наплывов, пор, непроваров,несплавлений и других дефектов формирования швов. Механическиесвойства сварных соединений ряда марок сталей, включая высокопрочные,былинеудовлетворительными.Применениеувеличенноговылетаэлектродной проволоки ухудшало стабильность горения дуги вследствие ееблуждания в разделке, хотя и увеличивало коэффициент наплавки. Этинедостатки процесса сварки предопределили необходимость вновь вернуться26к электродным проволокам диаметром 1,2 – 2,0 мм, с применением дляпроволок малого диаметра специальных токоподводящих наконечников испециальных правильных устройств.В результате проведенных работ было установлено, что увеличениетепловложения при сварке плавящимся электродом в защитных газах имеетсвои ограничения по условиям обеспечения требуемых служебных свойствсварных соединений.
Помимо этого, имеются ограничения по психофизиологическим возможностям сварщика [23], в плане обеспечениякачественных и количественных норм выработки продукции, а такженеобходимостиподдержанияегоработоспособностинапротяжениидлительного времени.Существенным недостатком сварки в СО2, долгие годы, оставалосьповышенное разбрызгивание металла [24], особенно на форсированныхрежимах, что приводило не только к перерасходу электродной проволоки иэлектроэнергии, а в ряде случаев служило причиной появления дефектов вшвах, требовало дополнительных затрат на очистку зоны сварки илииспользования специальных смазок.
При этом трудоемкость работ позачистке поверхности корпусов от брызг электродного металла примеханизированной сварке плавящимся электродом в СО2соизмерима струдоемкостью отдельных сварочных операций непосредственно процессасварки. С целью снижения разбрызгивания при сварке и увеличениякоэффициента наплавки в работе [25] было предложено сварку корпусовБМП-1 осуществлять в смеси аргона с добавками кислорода, что обеспечилоуправление каплепереносом электродного металла с значительно меньшимразбрызгиванием электродного металла.
Однако проведенные исследованияна ОАО «Уралтрансмаш», г. Екатеринбург показали [26], что применение длязащиты сварочной ванны аргонокислородной смеси (Аr+2-5%O2) можетприводить, при определенных условиях, к появлению дефектов типапористости по сечению шва, а также несплавлений по кромкам и непроваровв корне шва. Помимо этого, повышенное тепловое излучение при сварке варгонокислороднойсмеси27требуетпереоснащенияпроизводстваспециальными сварочными горелками.
В ходе дальнейших исследованийбыли определены оптимальные составы многокомпонентных газовых смесейна основе аргона или гелия [27] и освоено их применение в промышленныхмасштабах.Еще на начальных этапах промышленного применения сварки взащитных газах была установлена более низкая производительностьмеханизированной и ручной сварки по сравнению с автоматическимиспособамиприменениясварки.Другимнемаловажныммеханизированнойпроизводительностиикачествасваркипроцессаотрицательнымявляетсяотмоментомзависимостьквалификацииипсихофизического состояния сварщика. В этой связи при производствекорпусных конструкций специальной техники требуется привлечениебольшого количества высококвалифицированных рабочих сварщиков, чтосоздает определенные трудности при организации сварочных работ.
Однакодо сих пор механизированная сварка при изготовлении корпусныхконструкций составляет порядка 85-90 % от общего объема сварочных работ,чтоопределяетсяееуниверсальностьюилегкойадаптивностьюкконструктивным формам свариваемых изделий [28, 29].Следует отметить, что при этом доля автоматической сварки непревышает 5-10 %.Вместе с тем, несмотря на превалирование механизированной сваркипри производстве крупногабаритных металлоконструкций, в последние годынаблюдается устойчивая тенденция увеличения автоматической сварки.Схожие тенденции наблюдаются и в других отраслях машиностроения, как вРоссии, так и странах СНГ [30]. Наблюдается увеличение объемовприменения более производительной автоматической сварки плавящимсяэлектродом и при изготовлении корпусных конструкций [31].Сравнительная диаграмма временных затрат по способам сварки припроизводстве корпусных конструкций приведена на рис.
1.6.28Рис. 1.6. Распределение временных затрат по способам сваркиОднако доля ручной и механизированной сварки до сих порзначительна, и на сегодняшний день превышает 90%. Это позволяет сделатьвывод о том, что существенным фактором, снижающим производительностьработ при изготовлении корпусных конструкций, является ручная имеханизированная сварка. Следует отметить, что, помимо недостаточнойпроизводительности, данные способы сварки характеризуются большимколичеством дефектов сварных швов. Однако наблюдаются положительныетенденции в увеличении доли применения автоматической сварки. Так, внастоящее время для сварных швов большой протяженности все чащенаходят применение автоматические способы сварки, хотя, по-прежнему,швы малой длины, и труднодоступные швы выполняются механизированнойсваркой.Очевидно, что в дальнейшем доля автоматической и роботизированнойсварки плавящимся электродом в защитных газах, как важного фактораповышения производительности будет постоянно возрастать.Важнымэтапомдальнейшегоповышенияпроизводительностипроцессов сварки в защитных газах стало использование автоматическойдвухдуговой сварки при изготовлении корпусных конструкций [32, 33].Обобщениеисследованийпозволилоорганизоватьеепромышленное29применение на целом ряде предприятий, занимающихся изготовлениемспециальной техники.
Несомненно, что дальнейшее изучение особенностей ипреимуществ многодуговой сваркив защитных газах может статьсущественным вкладом в повышение производительности сварочных работприпроизводствекорпусныхконструкцийспециальнойтехникииобеспечения стабильно высокого качества сварных соединений.Требуемыеинтегральнымслужебныерезультатомсвойствамножествасварных соединенийрациональныхявляютсяконструктивныхрешений и совершенствованием технологий, как сборки, так и сварки. В этойсвязи дальнейшее совершенствование производства корпусных конструкцийбудетосновыватьсянапостепенномуменьшениидолиручнойимеханизированной сварки для повышения производительности труда иулучшения качества продукции при одновременном снижении трудозатратна ее изготовление.Однако несмотря на проведение этих и других мероприятий поповышению производительности процессов сварки, производительностьмеханизированной сварки в СО2 не превышает на одну дугу 3,5-4,0 кг/час[34], что не соответствует современным требованиям по эффективноститрудасварщиков.производительностиСледовательно,нынемеханизированнойдостигнутыйсваркивСО2уровенькорпусныхконструкций достиг своего объективного предела.
В этой связи дальнейшеесовершенствованиетехнологииизготовлениякорпусныхконструкцийтребует изыскания таких способов и приемов сварки, которые позволяют нетолько существенно повысить производительность процессов сварки, но иулучшить качество сварных соединений.Для существенного повышения производительности процессов сваркикорпусных конструкций в последние годы предпринимаются попыткизаменыдуговыхспособовсваркинасваркусиспользованиемвысококонцентрированных источников энергии - плазменной, лазерной иэлектронно-лучевой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
