Диссертация (1024714), страница 8
Текст из файла (страница 8)
кроме этих параметров он долженстараться обеспечить перемещение горелки вдоль стыка с постояннойскоростью. И в том и другом случае может происходить более глубокоеоплавление одной из кромок, что приводит к образованию вдоль неепродольного углубления, которое после затвердевания металла сварочнойванны превращается в подрез, либо несплавление.Так как неполное заполнение разделки и образование подрезов обычноопределяется соотношением скоростей кристаллизации металла и заполненияразделки металлическим расплавом, то устранить подрезы можно двумяспособами: либо снижением скорости кристаллизации, либо увеличениемскорости заполнения разделки электродным металлом (изменениями режимасварки).При механизированной сварке сварщик должен внимательно следить заформированием сварного шва и манипулируя горелкой (кратковременнозамедлять/ускорять или производить колебательные движения относительнооси стыка) в целях получения шва заданной формы и предотвращения50появления таких дефектов как подрезы.
Необходимо отметить, что примногопроходной сварке в узкую разделку могут появляться полости накромках. Это не является подрезом в общем представлении, однако, припоследующих проходах эти полости зачастую не переплавляются, азаполняются шлаком, что уже в свою очередь характеризуется как виддефекта- шлаковое включение.
Такое явление возможно при излишнейзадержке сварочной дуги на одной из кромок, либо неправильнымманипулированием сварщиком горелкой, либо, чаще всего, блужданием дугив донной части разделки. Следует отметить, блуждание дуги особеннохарактерно для сварки в зауженные разделки.Кчислу внутренних дефектовсварных соединенийотносятсянесплавления и непровары [55]. Согласно ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012 [40]несплавление -это отсутствие соединения между металлом сварного шва иосновным металлом, тогда как непровар - это несплавление основногометаллаиз-занеспособности расплавленного металлапроникнутьвкорневую часть шва.
Так как несплавления и непровары являютсяконцентраторами напряжений, то они снижают сопротивляемость швавнешнимнагрузкам,особенноударным.Несплавленияпотолщинеосновного металла и непровары в корне шва зачастую являются следствиемнеправильного выбора режима сварки и, прежде всего, недостаточной силысварочного тока, в результате чего не достигается необходимая глубинапроплавления. Однако, поскольку величина глубины проплавления вомногом зависит, при заданных параметрах сварки, от положения горелки и еёугла наклона относительно сварочной ванны (в хвостовой или переднейчастионанаходится),аточнееотвеличиныпрослойкижидкого(расплавленного) металла под дугой, то подобные дефекты могут возникать ииз-за блуждания дуги в разделке.
Так как положение горелки относительнованны определяет и реализует сварщик исходя из анализа наблюдаемой имкартины формирования сварного шва, то его субъективная оценка, зависящаяв основном от квалификации, может приводить к появлению таких дефектов.51Форма наружной поверхности наплавленного валика или сварного швахарактеризуется, главным образом, глубиной проплавления, шириной шва ивысотой усиления и зависит от многих причин. Изменение тока сварки,напряжения на дуге, вылета электрода, скорости сварки, пространственногорасположения свариваемых деталей и узлов и многих других факторовможет заметно влиять на форму шва.
Влияние многих из этих факторов напроцессы формирования сварного шва исследованы довольно подробно. Так,установлено, что увеличение силы сварочного тока приводит к возрастаниюзначений глубины проплавления и мало влияет на ширину шва; повышениенапряжения увеличивает ширину шва и несколько снижает глубинупроплавления; увеличение скорости сварки приводит к снижению всехпараметров формы сварного шва.Следует еще раз отметить, что в настоящее время основным процессомсваркиприпроизводствекорпусныхконструкцийявляетсямеханизированная (полуавтоматическая) сварка, выполняемая сварщиком.
Усварщика, в силу физических способностей, существуют естественныеколебания (дрожание) руки, а при сварке протяжённых швов (3 м и более)появляется дополнительная нагрузка на руку от сварочной горелки и шлангпакета, а также из-за большого количества непрерывно наплавляемогометалла возникает усталость и снижается концентрация внимания сварщика.Из-за этого сварщик просто физически не способен на протяжениидлительного времени обеспечить постоянный вылет и наклон электрода,скорость перемещения горелки и её позиционирование по стыку, чтоприводит к нарушению формирования сварного шва и в конечном итоге котклонению от требуемых параметров формы сварного шва.Данные факторы также необходимо учитывать при минимизациивозмущений на качество продукции.521.3.4. Пути минимизации причин возникновения дефектовпри сварке корпусных конструкцийПроцесс формирования шва при сварке характеризуется значительнымчислом показателей.
Несмотря на это, в работе [56] предложно всепоказатели объединять в две большие группы, рис.1.13.Рис. 1.13. Классификация показателей, характеризующихтехнологические процессы дуговой сварки [56]Причем одна группа показателей характеризует непосредственносварное соединение, а вторая – процесс его получения.
Показатели,характеризующие результат процесса сварки, определяют механическиехарактеристики шва, его коррозионную стойкость, геометрические размеры,структуру ЗТВ, затраты на изготовление погонного метра шва и т.п.Показатели, которые определяют технологический процесс сварки, в своюочередь, подразделяются на технологические (параметры режима сварки ит.п.) и конструктивные (форма разделки, размеры шва и т.п.).Однако такая классификация затрудняет установление взаимосвязи,53как между отдельными показателями, так и между их группами. Связано этос тем, что на значения критериев качества оказывают влияние показатели,которыеформируютсянаразныхстадияхпроизводствасварныхметаллоконструкций: заготовительного производства, сборки под сварку,непосредственно процесса сварки, выполняемого сварщиком.
Помимо этого,подобная классификация затрудняет учет характерных возмущений, как вконтуре «дуга - ванна-шов», так и контуре «оборудование-сварщик».Поэтому удовлетворить все более жесткие требования к качеству сварныхсоединений только путем совершенствования реализуемой технологиисварки затруднительно из-за характерных возмущающих воздействий,влияющих на процесс формирования и кристаллизации шва. Вместе с тем,именно возмущения и необходимые для их компенсации управляющиевоздействия и определяют качество сварных соединений [57].В контуре «дуга - ванна - шов», можно выделить две относительнонезависимые подсистемы: энергетическую, обеспечивающую горение дуги, итепловую, обеспечивающую передачу энергии дуги свариваемому металлу.Каждой из подсистем характерны возмущения, влияющие на качествосварного соединения.
Для энергетической подсистемы это проплавляющаяспособность дуги, погонная энергия, тепловложение в сварочную ванну. Втепловом контуре это длина дуги, погрешности при механической обработкедеталей под сварку, отклонения от заданной геометрии стыка при его сборке,погрешности наведения электрода на стык, структурная и химическаянеоднородность основного металла. Исключить влияние возмущающихфакторов в данном контуре, даже при современном аппаратном обеспечениии наличия датчиков обратных связей не всегда возможно, так как вбольшинстве случаев они обусловлены особенностями физико-химическихпроцессов при сварке, изменением теплофизических свойств свариваемыхматериалов,остаточными деформациями,приводящих к короблениюготовых изделий.Возмущения в контуре «оборудование - сварщик», также влияют на54качество сварного соединения.
К числу возмущений в этом контуре помимонеустойчивой работы сварочного оборудования по параметрам режима (токсварки,напряжениедуги,скоростьсварки)следуетотноситьиндивидуальные возможности конкретного сварщика, его психофизическоесостояние, квалификацию и навыки и т.п. Так, по данным работы [58], примеханизированной (полуавтоматической) и ручной дуговой сварке из-засильной загазованности и вредного излучения дуги сварщику нуженпериодический отдых, поэтому он занимается непосредственно сваркой сгорением дуги не более 30% своего рабочего времени. Если изменить данныйцикл работы и увеличить время горения дуги - то вероятность возникновениядефектов из-за утомляемости сварщиков резко возрастает.Таким образом, на вероятность появления дефектов оказывает влияние,как психофизиологическое состояние сварщика, так и его квалификация.Однако анализ причин возникновения дефектов именно по этой причинетруднореализуем на практике в силу многообразия факторов оказывающихвлияние на состояние сварщика, скрытности от наблюдений, затруднений визмерении,контролеиобеспечениинеобходимыхтехнологическихпараметров сварки [59].
Не менее важной, но до конца не решённой донастоящего времени задачей остаётся обеспечение как благоприятныхусловий труда, так и мотивации в выпуске только качественной продукции.Поэтомуформированияэффективностьшвакомпенсациинеобходимымивозмущенийуправляющимивпроцессевоздействиямиопределяет вероятность возникновения недопустимых дефектов, в том числетрещин, несплавлений и непроваров, подрезов, пор и др. В силу того, чтомногочисленные возмущения и управляющие воздействия находятся внеоднозначной зависимости, установление зависимости влияния режимасварки на качество сварного соединения, особенно в производственныхусловиях, является сложной, многокритериальной задачей.
Из-за этого,многочисленные методики расчета зависимости критериев качества сварныхсоединений от параметров процесса, например, работы В.М Лосева, А.В.55Саса, Э.А. Гладкова, Г.Г. Чернышова, А.И. Акулова, С.И. Полоскова, О.Г.Касаткина, П. Зайффарта и многих других, либо не в полном объемеиспользуют показатели, характеризующие возмущения при дуговой сварке,либо решают частные задачи. Из-за этого их использование для определениякритичности технологии сварки к возмущениям носит ограниченныйхарактер. Поэтому необходимо продолжение работ по оценке влияниявозмущений на образование дефектов при сварке и минимизации ихнегативного влияния на качество продукции.
Для определения резервовдальнейшего повышения эффективности процессов сварки и определенияпричин брака в условиях промышленного производства был проведен анализдефектности корпусных конструкций по способам сварки.Обработка результатов исследований статистическими методами (рис.1.14),позволилаустановить,чтоболеевысокийпоказательвоспроизводимости качества сварных соединений по сравнению с ручнойэлектродуговойсваркойобеспечиваетсяприавтоматическихи809070806070Ручнаяэлектродуговая сваркаМеханизированная сваркаАвтоматическиеспособы сваркиУровеньвоспроизводимостикачествасварных соединений %механизированных способах сварки.Способ сваркиРис. 1.14.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
