Все о сварке

Механизированная сварка в среде защитных газов


8.2.2 Механизированная сварка в среде защитных газов

В качестве защитного газа применяется углекислый газ или его смеси с кислородом или аргоном.

Схема поста для мехенизированной сварки в среде углекислого газа указана на рис. 46.

Чаще всего применяется для сварки сталей плавящимся электродом. Источник питания – с пологопадающей вольтамперной характеристикой, сварка на обратной полярности (+ на электроде). В качестве защитной среды применяется углекислый газ (по ГОСТ– двуокись углерода).

Это бесцветный газ со слабым запахом, хорошо растворяется в воде, придавая ей кислый вкус. При повышении давления углекислый газ превращается в жидкость, при охлаждении и постоянном давлении газ переходит в твердое состояние (сухой лед). Сухой лед при повышении температуры превращается в газ, минуя жидкое состояние. Жидкая углекислота – бесцветная жидкость, удельный вес которой значительно изменяется с изменением температуры, поэтому количество углекислоты отпускают потребителям не по объему, а по весу. При испарении 1 кг жидкой углекислоты при нормальных условиях образуется 509 л углекислого газа. Двуокись углерода поставляется по ГОСТ 8050-86 3-х сортов, для сварки применяется только высшего сорта, применение первого и второго сорта углекислоты не рекомендуется из-за повышенного содержания влаги в ней. Может быть использована и такая защитная средаСО2 +Ar. Применение аргона в данном случае оправдано из-за меньшего разбрызгивания сварочной проволоки и более высокого качества шва.

Наличие окисляющего газа в атмосфере дуги при сварке малоуглеродистой стали обязательно. Окислительная среда способствует снижению парциального давления водорода в газовой фазе, кроме того, кислород связывает железо, предотвращая растворение в сварочной ванне водорода и азота, основных источников пористости сварных швов. Интенсивное окисление железа и легирующих элементов компенсируется при этом активным раскислением элементами, имеющими высокое сродство к кислороду. Эти элементы специально вводятся в состав сварочной проволоки, например, проволока марки св 08Г2С с повышенным содержанием кремния и марганца, которые раскисляют окислы основного металла. Количество образующегося шлака невелико, но его хватает, чтобы благодаря этой шлаковой корке исключить непосредственный контакт расплавленного металла с воздухом. Сварка в среде СО2 рекомендуется для сварки ответственных конструкций, т.к. сварные швы обладают высокой прочностью (равнопрочны основному металлу), герметичностью и высокой ударной вязкостью (ан = 13…15кг·м/см2при сварке стали Ст3 проволокой св 08Г2С). Пористость при сварке обычно бывает связана с недоброкачественной углекислотой, содержащей повышенное количество влаги и азота. Сварка ведется омедненной проволокой0,8…2,0 мм. Применение проволоки диаметром более Ø1,6мм не всегда оправдано из-за высокого разбрызгивания.

Для сварки малоуглеродистой и низколегированной ( 10ХСНД, 15ХСНД и др) сталей применяется проволока марок свО8ГС и св08Г2С, при этом обеспечивается получение такого же металла шва, как при использовании электродов Э50А, Э55А. Для сварки особо ответственных конструкций, к которым предъявляются повышенные требования по ударной вязкости при низких температурах лучше использовать порошковые проволоки марок ПП-АН-4, ПП-АН-18, ПП-АН-20 и др.

Сварка среднелегированных сталей типа 30ХГСА также успешно выполняется в среде углекислого газа. Металл толщиной до 10мм сваривают без предварительного подогрева, более 10мм – с предварительным подогревом до 400ºС, при этом сварку первого корневого прохода выполняют проволокой cв08Г2С. Для сварки можно применять ту же проволоку св08Г2С, что и для малоуглеродистой стали, при этом прочность сварного шва после закалки получается несколько ниже, чем основного металла. Для получения равнопрочности сварных швов нужно использовать проволоку св08Х3Г2СМ. Разработана и успешно применяется технология сварки закаленной стали 30ХГCА с применением аустенитной проволоки марки св07Х18Н9ТЮ или св10Х16Н25АМ6, при этом термообработка после сварки не рекомендуется из-за разности объемных расширений основного металла и сварного шва, а допускается лишь отпуск для снятия сварочных напряжений при 250ºС.

Теплоустойчивые стали типа 15ХМА, 20ХМА, работающие при температуре до 500ºС, рекомендуется сваривать проволокой св08ХГСМА с предварительным подогревом до 250-300ºС, после сварки соединение подвергают высокому отпуску при температуре 700ºС.

Ковкий и высокопрочный чугун успешно сваривают и наплавляют в углекислом газе проволоками св08ГС, св08Г2С, Нп30ХГСА и порошковой проволокой ПП-АНЧ-2. Подогрев требуется лишь в последнем варианте (до 400…450ºС).

Нержавеющие стали также достаточно хорошо свариваются в среде углекислого газа.

Недостатком при сварке нержавеющих сталей в среде углекислого газа газах является повышенная потеря титана и углерода, снижение коррозионной стойкости сварного шва, а также повышенное разбрызгивание и образование на поверхности швов трудноудаляемой окисной пленки. Последнее обстоятельство особенно невыгодно при многопроходной сварке, т.к. эту пленку требуется удалять после сварки каждого прохода.

При работе сварного соединения в слабоагрессивной среде можно для сварки стали 12Х18Н9Т в среде углекислого газа применять проволоку св06Х19Н9Т, с целью же получения равнопрочного сварного соединения, более устойчивого к межкристаллитной коррозии, требуется использовать проволоку св07Х18Н9ТЮ. . Одним из способов предотвращения образования окисной пленки является подача небольшого количества флюса в зону сварки или использование порошковой проволоки, в сердечник которой вводится флюс (см. рис. 32).

Для улучшения внешнего вида и повышения стойкости швов к межкристаллитной коррозии рекомендуется выполнять сварку в инертных газах (в аргоне) или газовой смеси (Аr+1%O2).

Рис. 46.

1 - баллон с двуокисью углерода;

2 - подогреватель газа;

3 - редуктор баллонный типа У-30;

4 - трубка для подвода газа;

5 - механизм подачи проволоки (входит в состав полуавтомата);

6 - кассета со сварочной проволокой;

7 - источник питания типа выпрямителя ВС-300 (входит в состав полуавтомата);

8 - обратный провод;

9 - шланговый держатель с эластичным шлангом (входит в состав полуавтомата);

10 - свариваемая деталь;

11 - стол сварщика с вытяжной вентиляцией.

Источник питания представляет собой преобразователь 3-х фазного переменного тока в постоянный, имеет жесткую или пологопадающую внешнюю вольтамперную характеристику. Сварка выполняется на постоянном токе обратной полярности (+ на электроде). Регулирование напряжения – 3-х ступенчатое, в пределах каждой ступени – плавное при помощи потенциометра, для дистанционного управления подключается выносной потенциометр. Скорость подачи электродной (сварочной проволоки) от 148 до 530 м/час плавно регулируется изменением числа оборотов электродвигателя и смены подаюшего ролика. Электрическая схема полуавтомата обеспечивает последовательное отключение подачи проволоки после обрыва дуги за счет параллельного подключения к обмотке контактора емкости и сопротивления. Вся аппаратура полуавтомата питается непосредственно от сварочной цепи, и в аппаратуре управления нет высокого напряжения. В подающем механизме установлен газовый клапан, который совместно с редуктором-расходомером обеспечивает надежную защиту места сварки газом в начальный период процесса сварки. Для улучшения обдува сварочной ванны газовый шланг выполнен эластичным. Электрическая схема задержки отключения подачи газа обеспечивает задержку подачи газа после обрыва дуги до 2сек. Выпрямитель и все элементы электросхемы полуавтомата охлаждаются вентилятором. Охлаждение горелок на токах до 300А – воздушное, до 500А – водяное.

В промышленности успешно применяются полуавтоматы для сварки в среде защитных газов типов: А547у и ПДГ-312 (диаметр проволоки ø 0,8…1,4мм, длина шланга 2,5м), ПДГ-302 ранцевого типа, ПДГ-508 и ПДГ-525 (диаметр проволокиø 0,8…2,0). Первая цифра в обозначении означает максимальный сварочный ток при ПВ = 65%, например, цифра 3 – сила тока 300А, цифра 5 – 500А.

Режимы механизированной сварки низкоуглеродистой стали в среде углекислого газ указаны в таблице № 6 (скорость сварки приблизительная).

Таблица № 6

Толщина

основного

металла

мм

Режимы сварки

Диаметр

проволоки

мм,

вид режима

Ток

А

Напряжение

В

Скорость сварки

м/час

Расход газа

л/мин

Вылет

электрода

мм

1

2

3

4

5

6

7

1

0,8

60…70

17

20…25

6…7

7…12

1,5

0,8

85…100

18…19

30…40

6…7

7…12

1,0

100…110

18…19

30…40

6…7

8…15

1,2

120…160

19…20

35…45

6…7

9…10

2

1,0

130…150

20…21

30…35

6…8

8…13

1,2

160…180

21

35…40

6…8

9…15

1

2

3

4

5

6

7

3…4

1,2

мягкий

150…170

20…21

25…35

7…8

9…15

1,2

жесткий

190…230

21

30…40

7…10

9…15

5…6

1,2

мягкий

200…220

21…22

25…30

7…10

9…15

6…8

1,6

180…220

23…25

20…30

12…15

15…20

2,0

200…240

24…28

25…35

12…15

15…25

9…12

2,0

мягкий

280…300

28…30

20…30

15…17

20…25

2,0

жесткий

380…400

30…32

25…35

15…17

20…25

Отечественной промышленностью выпускаются универсальные полуавтоматы и для сварки в среде углекислого газа, и для сварки порошковой проволокой с дополнительной защитой углекислым газом или без нее. Например, полуавтомат А-765 (диаметр сплошной проволоки 1,6…2,0, порошковой -1,6…3,5) с водяным охлаждением горелки и длиной шланга 3,5м.

Сварка порошковой проволокой(см. рис.32).

Внедрение способа сварки порошковой проволокой позволило устранить ряд недостатков, свойственных сварке в среде углекислого газа сплошной проволокой, а именноинтенсивное разбрызгивание на токах 250…400а, посредственного внешнего вида шва на этих токах, повышенной прочности шва при недостаточной пластичности. Коэффициент наплавки выше, чем при сварке в среде СО2, на 12%, глубина проплавления выше даже для однопроходной сварки листов толщиной 8…12мм без скоса кромок. К недостаткам этого метода следует отнести недостаточное качество изготовления порошковой проволокинеравномерное сечение, отсутствие порошка на отдельных участках проволоки, что нарушает процесс сварки.

Чаще всего для сварки низкоуглеродистой стали применяется проволока ПП-АН8, которая заменяет популярную сплошную св08Г2С, но дает более пластичные швы.

Процесс сварки этой проволокой характеризуется почти полным отсутствием брызг, стабильным горением дуги и получением плотных, пластичных швов, поэтому применяется для сварки в среде углекислого газа конструкций, работающих в условиях динамических нагрузок и низких температур. Для сварки нержавеющих сталей с углеродистыми применяется проволока ПП-АНВ15, для сварки нержавеющих сталей – проволока ПП-АНВ-12, обладающая высокой стойкостью к межкристаллитной коррозии, которая применяется для сварки конструкций пищевой и химической промышленности, а также проволока ПП-АНВ8 с дополнительной защитой углекислым газом Вылет электрода устанавливается в пределах 20…30мм

Режимы механизированной сварки порошковой проволокой ПП-АН8 указаны в таблице № 7.

Таблица № 7

Толщина

основного

металла

мм

Диаметр

проволоки

мм

Сварочный

ток

А

Напряжение

дуги

В

Скорость

подачи

проволоки

м/час

Расход

газа

л/мин

3

2

160…180

240…260

22…24

24…27

142

210

6…8

10…12

4…6

2

280…300

25…28

298

12…14

6…10

2

360…380

30…33

358

14…16

10…12

2

400…420

32…35

500

16…18

12…16

3

430…460

29…33

250

12…14

16…18

3

480…500

31…34

298

14…16

18…20

3

550…600

36…38

360

18…22

studfiles.net

Механизированная сварка корневого слоя шва труб в среде защитных газов проволокой сплошного сечения процессом stt Область применения сварки труб процессом stt

МЕХАНИЗИРОВАННАЯ СВАРКА В СРЕДЕ ЗАЩИТНЫХ ГАЗОВ.

ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ

СЛАЙД 2 Механизированной (полуавтоматической) дуговой сваркой называется дуговая сварка, при которой подача плавящегося электрода или присадочного металла или относительное перемещение дуги и изделия выполняется с помощью механизмов.

При механизированной сварке в качестве плавящегося электрода используется проволока сплошного сечения, порошковая и самозащитная порошковая проволока.

СЛАЙД 3 В случае применения проволоки сплошного сечения или порошковой проволоки для защиты сварочной дуги и наплавленного металла применяются защитные газы. Защитный газ, обтекая зону дуги, защищает её от окружающей среды. При отсутствии специальных защитных мер химический состав и механические свойства наплавленного металла резко ухудшаются. Теплотой дуги расплавляется основной и металл сварочной проволоки. Расплавленный ме­талл сварочной ванны, кристаллизуясь, образует шов. Схема подачи защитного газа показана на рис.1.

СЛАЙД 4 Схема подачи защитного газа в зону сварки

Рис.1. 1 - сопло; 2 – электрод (сварочная проволока); 3 - зона дуги;

4 - защитный газ; 5 - расплавленный металл сварочной ванны;

6 – свариваемое изделие

СЛАЙД 5 На рис.2 показано устройство для подачи защитного газа и проволоки в зону сварки (сварочная горелка)

Рис.2. Устройство для подачи защитного газа и сварочной проволоки в зону сварки (сварочная горелка).

СЛАЙД 6 На рис.3 показан процесс механизированной сварки в среде защитных газов.

Рис.3. Процесс механизированной сварки в среде защитных газов (GMAW)

СЛАЙД 7 Сварка в среде защитных газов согласно стандарту AWS А3.0 «Термины и определения» обозначается как GMAW – gas metal arc welding.

В качестве защитных газов применяют инертные (аргон и ге­лий) газы. Данный вид сварки обозначается как MIG (metal inert gas). А также активные (углекислый газ, водород, кислород и азот) газы или их смеси (Ar + He, Ar + CO2, Ar + O2, CO2 + O2 и др.). Данный вид сварки обозначается как MAG (metal active gas). Выбор защитного газа зависит от свариваемого материала и применяемого электрода.

СЛАЙД 8 В инертных газах (аргоне, гелии) и их смесях сваривают нержавеющие, жаропрочные и другие стали, цветные металлы (титан, никель, медь, алюминий). Инертные газы не взаимодействуют с расплавленным металлом и его окислами, они только защищают зону дуги и жидкую сварочную ванну от кислорода и азота воздуха.

Сварка в инертных газах применяется в тех случаях, когда сварка другими методами дает худшие результаты или вообще не может быть использована.

СЛАЙД 9 МЕХАНИЗИРОВАННАЯ СВАРКА В СРЕДЕ

УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА

Механизированная дуговая сварка в среде СО2 плавящимся электродом относится к MAG сварке, получила широ­кое распространение в промышленности при сварке углеродистых, низколегированных и других сталей.

Наибольшее применение сварка в СО2 нашла в судостроении, машиностроении, строительстве трубопроводов, при выполнении монтажных работ, изготовлении котлов и аппаратуры различного назначения и т.д.

СЛАЙД 10 Основными достоинствами способа сварки в углекислом газе являются:

1) высокая производительность сварки, которая достигается вследствие хорошего использования тепла сварочной дуги;

2) высокое качество сварных швов;

3) возможность сварки в различных пространственных положениях;

4) низкая стоимость защитного газа;

5) возможность сварки на весу без подкладки;

6) требуется менее квалифицированный персонал по сравнению с ручной сваркой.

СЛАЙД 11 Производительность сварки в углекислом газе в 2-4 раза выше, чем при ручной сварке покрытыми электродами.

Стоимость наплавки 1 кг металла при сварке в углекислом газе в 2-2,5 раза меньше, чем при ручной сварке.

При сварке в среде СО2 под воздействием высокой температу­ры дуги молекулы СО2 диссоциируют полностью по реакции:

СО2 ↔ СО + (0); СО ↔ С + (0).

Поэтому при сварке в среде СО2 происходит окисление атомов элементов (C , Fe, Mn , Si и др.), содержащихся в электродной проволоке и в основном металле.

СЛАЙД 12 При указанных условиях в зоне сварки протекают следующие реакции окисления элементов и восстановления их из окислов:

Fe + CO2 ↔ FeO + CO↑ (газ)

Fe + O ↔ FeO

FeO + C ↔ Fe + CO↑ (газ)

Выделение газообразной окиси углерода из жидкого металла вызывает «кипение» сварочной ванны и приводит к образованию пор.

СЛАЙД 13 Для повышения количества марганца и кремния в металле шва, уменьшающегося в результате окисления (угара), и подавления реакции окис­ления углерода при сварке в углекислом газе применяют электродную проволоку с повышенным содержанием марганца и кремния (свыше одного процента).

СЛАЙД 14 С повышением напряжения на сварочной дуге окисление увеличивается, а при возрастании сварочного тока и уменьшении диаметра проволоки (повышении плотности тока) – уменьшается. При сварке проволокой диаметром 0,5 – 1,0 мм проис­ходит значительно меньшее окисление элементов, чем при свар­ке проволокой больших диаметров. Поэтому более тонкая проволо­ка обеспечивает получение более плотных швов.

СЛАЙД 15 Перенос металла и горение дуги в атмосфере углекислого га­за отличается особенностями. Дуга в углекислом газе характеризуется интенсивным свечением и погружением ее в жидкий металл ванны. Столб дуги сжат вследствие охлаждения окружающего его слоев газа благодаря интенсивному отводу тепла, расходуемому на диссоциацию и ионизацию молекул газа. Дуга в атмосфере углекислого газа горит ус­тойчиво, но менее стабильно, чем в атмосфере аргона. Большая устойчивость дуги в углекислом газе и меньшее разбрызгивание, а также мелкокапельный перенос металла достигается при сварке постоянным током и плотностях тока 100 – 300 А/мм2.

СЛАЙД 16 Принцип работы оборудования для механизированной дуговой сварки основан на применении устройства, производящего подачу электродов по мере сгорания и обеспечивающего устойчивое горение дуги. Вместо отдельных коротких электродов, применяемых в процессе ручной сварки, при механизированной сварке используется электродная проволока большой длины, в мотках или бухтах, сматываемая электродвигателем установки и подаваемая в зону дуги по мере её плавления.

СЛАЙД 17 Проволока подаётся через передаточный механизм и ведущие ролики и через правильный механизм, устраняющий кривизну и придающий сматываемой с бухты проволоке прямолинейность. Проволока по шлангу поступает в сварочную горелку. По шлангу одновременно с проволокой проходит защитный газ.

СЛАЙД 18 Схема полуавтоматической сварочной установки

Рис. 2. 1 - баллон с СО2; 2 - электроподогреватель газа; 3 - осушитель; 4 – редуктор; 5 -манометр давления в баллоне; 6 - манометр давления в шланге; 7 - газовый шланг; 8 –источник питания; 9 – пульт управления; 10 - цепь сварочного тока; 11- механизм подачи сварочной проволоки; 12 - гибкий шланг полуавтомата; 13 - сварочная горелка; 14 - объект сварки

Конструктивно механизм подачи выполнен в виде переносных устройств с регуляторами скорости подачи проволоки, режимов управления, подачи газа и др.

СЛАЙД 19 ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ РЕЖИМОВ

МЕХАНИЗИРОВАННОЙ СВАРКИ В СРЕДЕ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА

Для сварки низкоуглеродистых сталей режим сварки подбирают, исходя из получения нормального (оптимального) формирования сварного шва, то есть получения шва с заданными размерами. При этом параметры режима сварки должны обеспечивать устойчивость процесса, необходимое проплавление свариваемого металла и оптимальную скорость сварки.

СЛАЙД 20 Диаметр электродной проволоки выбирают в зависимости от конструктивных и технологических данных сварного соединения (толщины свариваемых изделий, размера сварного шва, положения сварного шва в пространстве и т. д.). Сварные швы на практике чаще всего имеют катеты (ширину валика) 2…6 мм (рис.3), сварку которых проводят в зависимости от диаметрами электродной проволоки.

СЛАЙД 21 Рис. 3. Геометрические параметры угловых сварных швов: к –катеты сварного шва; а – толщина шва; р – расчётная высота шва; q – выпуклость шва.

СЛАЙД 22 Зависимость катета шва и диаметра электродной проволоки, приведена в таблице 1. Данные, приведённые в таблице 1, определены из оптимальных режимов сварки, обеспечивающих хорошее формирование шва и высокую производительность сварки относительно соответствующего катета шва.

Таблица 1

Режимы механизированной сварки в углекислом газе

низкоуглеродистых сталей

Катет

шва,

мм

Диаметр

проволоки,

мм

Режим сварки

Вылет

электрода,

мм

Производительность, г/с

Сила

тока, А

Напряжение

на дуге, В

Расход газа,

м3/с 10-4

3,0

1,0

1,2

150

180

21-22

22-23

1,67-2,0

10-12

12-15

0,82

1,09

4,0

1,2

1,4

200

270

22-23

24-25

2,0-2,33

12-15

15-18

0,99

1,09

5,0-6,0

1,4

1,6

320

380

27-28

27-29

2,33-2,67

18-20

1,36

1,44

СЛАЙД 23 Напряжение дуги является основным параметром режима сварки, определяющим длину дуги и качество металла шва. Изменение напряжения и длины дуги влияют на величину разбрызгивания, наличие пор и надрезов, внешний вид и качество шва. Рекомендуемая зависимость между напряжением, диаметром электродной проволоки и пространственным положением шва указана в таблице 2.

СЛАЙД 24 Взаимосвязь диаметра электродной проволоки с напряжением дуги и расположением шва в пространстве

Диаметр

электродной

проволоки,

мм

Напряжение на дуге, (В) при расположении шва

в пространстве

Нижнем

Вертикальном, горизонтальном,

потолочном

0,8

17-22

17-20

1,6

21-34

-

2,0

23-37

-

СЛАЙД 25 Напряжение сварочной дуги можно определить по формуле:

U = 8(dэ + 1,6)

В качестве источников питания при механизированной дуговой сварке используются те же источники, что и при ручной дуговой сварке штучными электродами. Отличительной особенностью является то, что данное оборудование работает при пологих (жёстких) внешних вольтамперных характеристиках (рис. 8, область 2).

Рис. 8. Вольтамперная характеристика сварочной дуги, совмещённая с вольтамперными характеристиками источников питания сварочной дуги при ручной (1) и механизированной сварке (2), автоматической сварке.

Сварочная дуга горит устойчиво, если её напряжение равно напряжению источника.

СЛАЙД 26 Способ сварки методом STT предназначен для односторонней механизированной (полуавтоматической) сварки корневого слоя шва неповоротных и поворотных стыков труб проволокой сплошного сечения в среде углекислого газа труб диаметром 325-1420 мм с толщинами стенок до 20 мм включительно, а также для сварки всех слоев шва стыков аналогичных диаметров с толщинами стенок до 8 мм включительно.

СЛАЙД 27 Аббревиатура STT расшифровывается как «Surface Tension Transfer» - это так называемый процесс переноса расплавленной капли с помощью сил поверхностного натяжения. Этот процесс реализуется при дуговой сварке короткими замыканиями в среде защитных газов с одним важным отличием - расплавленный металл переносится за счет сил поверхностного натяжения сварочной ванны, которая втягивает в себя жидкую каплю образовавшуюся на конце сварочной проволоки.

СЛАЙД 28 Этот вид переноса позволяет значительно сократить разбрызгивание и дымообразование в отличие от традиционных методов. Процесс прост в использовании, обеспечивает контроль образования сварочной ванны и позволяет значительно снизить вероятность образования несплавлений. Он не требует от сварщика высокой квалификации для выполнения качественного сварного соединения. Кроме этого, простота процесса STT сокращает время обучения сварщиков.

СЛАЙД 29 Компанией Lincoln Electric специально для этого процесса разработан инверторный источник питания Invertec STT II (рис. 5.61) , реализующий технологию автоматического управления сварочным током. Invertec STT II не является, ни источником с жесткой характеристикой, ни источником с крутопадающей характеристикой. Аппарат отслеживает основные этапы переноса капли и мгновенно реагирует на процессы, происходящие между электродом и сварочной ванной, изменяя при необходимости величину сварочного тока.

СЛАЙД 31 Основными параметрами сварки STT являются: скорость подачи сварочной проволоки, пиковый ток, базовый ток, длительность заднего фронта импульса.

Скорость подачи сварочной проволоки - влияет на скорость наплавки. Более высокая скорость подачи определяет более высокую скорость сварки.

Пиковый ток - управляет длиной дуги и формой наплавленного валика. Увеличение пикового тока приводит к увеличению длины дуги и формированию более плоской внешней поверхности шва. Высокие значения пикового тока могут привести к образованию вогнутой поверхности. Величина пикового тока обычно выше базового и лежит в диапазоне от 250 до 400 А.

СЛАЙД 32 Базовый ток - определяет общее тепловложение и форму обратного валика. Если базовый ток очень высокий, то в верхней части кромки будет наблюдаться чрезмерное проплавление, а в потолочном положении - провал. Значение базового тока ниже пикового и составляет 25-100 А.

Горячий старт - регулирует время действия стартового тока, превышающего на 25 - 50 % установленное значение, для облегчения зажигания и компенсации влияния холодных кромок труб на процесс сварки. Шкала регулятора стартового тока проградуирована до 10. Максимальное значение шкалы соответствует четырем секундам.

СЛАЙД 33 Длительность заднего фронта импульса – с увеличением длительности заднего фронта импульса увеличивается тепло, вводимое в сварочную ванну, без изменения длины дуги. Это рекомендуется при сварке высоколегированной проволокой нержавеющих сталей. При увеличении данного параметра необходимо понизить базовый и/или пиковый ток, чтобы выдержать необходимую форму наплавленного валика.

СЛАЙД 35 На рис. 5.67 показана рекомендуемая разделка кромок труб для сварки процессом STT.

V- образная

Комбинированная

Рис. 5.67 Разделка кромок для сварки процессом STT

СЛАЙД 34 Расход газа – расход газа в данном процессе обычно ниже, чем при обычной сварке в среде защитных газов, т.к. размер ванны меньше. Расход газа может регулироваться в пределах 10 -16 л/мин.

СЛАЙД 30 Рис. 5.61 Источник питания InvertecSTT II

Источник не осуществляет регулировку напряжения дуги. Напряжение, требуемое дугой, автоматически устанавливается самой машиной. Это приводит к тому, что величина тепла, вводимого в сварочную ванну, не зависит от скорости подачи проволоки. Помимо этого, улучшаются условия контроля за формированием сварочной ванны.

СЛАЙД 36 Процесс STT рекомендуется для выполнения корневых швов при сварке труб с зазором, а также для сварки тонколистового металла. Он позволяет сваривать низколегированные углеродистые стали и сплавы с высоким содержанием никеля.

Источник Invertec STT II рекомендуется использовать с механизмами подачи LN-27, LF-37 при работе в полевых условиях, LN-742 и STT-10 при сварке в заводских стационарных условиях. Также он может применяться с механизмами подачи LN-7GMA, LN-9GMA и системами автоматической сварки NA-5 и NA-5R. В комплекс поставляемого оборудования также входят сварочная горелка Magnum 200 (рис. 5.63) со шлангом, коаксиальный кабель, газовые баллоны с редуктором и подогреватели газа. Для сварки рекомендуется проволока сплошного сечения Super Arc L-56 (Lincoln Electric Company) диаметром 1,14 мм.

СЛАЙД 37 Рис. 5.62 Корневой сварной шов, выполненный процессом STT:

1 – сварной шов; 2 – термозащитный пояс

СЛАЙД 38 Механизированная сварка заполняющих и облицовочного слоев шва труб самозащитной порошковой проволокой типа Иннершилд

studfiles.net

Дипломная работа: Дуговая механизированная сварка в защитных газах

Введение

Сварочная техника и технология занимают одно из ведущих мест в современном производстве. Свариваются корпуса гигантских супертанкеров и сетчатка человеческого глаза, миниатюрные детали полупроводниковых приборов и кости человека при хирургических операциях. Многие конструкции современных машин и сооружений, например космические ракеты, подводные лодки, газо- и нефтепроводы, изготовить без помощи сварки невозможно. Развитие техники предъявляет все новые требования к способам производства и, в частности, к технологии сварки. Сегодня сваривают материалы, которые еще относительно недавно считались экзотическими. Это титановые, ниобиевые и бериллиевые сплавы, молибден, вольфрам, композиционные высокопрочные материалы, керамика, а также всевозможные сочетания разнородных материалов. Свариваются детали электроники толщиной в несколько микрон и детали тяжелого оборудования толщиной в несколько метров. Постоянно усложняются условия, в которых выполняются сварочные работы: сваривать приходится под водой, при высоких температурах, в глубоком вакууме, при повышенной радиации, в невесомости.

Все это предъявляет повышенные требования к квалификации специалистов в области сварки, в особенности рабочих-сварщиков, так как именно они непосредственно осваивают новые способы и приемы сварки, новые сварочные машины. Сегодня рабочему сварщику недостаточно уметь выполнять несколько пусть даже сложных, операций освоенного им способа сварки. Он должен понимать физическую сущность основных процессов, происходящих при сварке, знать особенности сварки различных конструкционных материалов, а также смысл и технологические возможности других, как традиционных, так и новых, перспективных способов сварки.

1. Описание изделия

Предназначенное изделие предназначено для использования в качестве опоры для установки и монтажа несущих колонн, при сооружении зданий промышленного назначения.

Опора представляет собой сварную конструкцию коробчатого типа.

Рис.1. Конструкция изделия

Все детали этой конструкции изготовлены из стали марки 09Г2С.

Сталь 09Г2С относится к малоуглеродистым, низколегированным сталям.

Стали этого класса обладают хорошей свариваемостью всеми видами дуговой сварки и широко используются для изготовления сварных конструкций применяемых в строительной индустрии.

Таблица 1

Химический состав стали 09Г2С

Углерод C, % Кремний Si, % Марганец Mn, % Хром Cr, % Никель Ni, % Медь Cu, %
≤ 0,12 0,5-0,8 1,3-1,7 ≤0,3 ≤0,3 ≤0,3

Таблица 2

Механические свойства стали 09Г2С

Толщина проката, мм Временное сопротивление разрыву σВ, МПа Предел текучести σТ, МПа Относительное удлинение δ5, %

Ударная вязкость КСU, Дж/см², при температуре,

ºC

+20 -40 -70

10-20

21-32

470

460

325

305

21 59

34

29

Сварные конструкции используемые в качестве несущих элементов при возведении зданий и сооружений относятся ко II группе ответственности, т.к., их разрушение в процессе эксплуатации может привести к большим материальным затратам.

II группа ответственности требует повышенного внимания к качеству выполнения работ всего производственного цикла (от заготовки материала до обьёма окончательного контроля изделия).

Учитывая особенности конструкции изделия, материал входящих деталей, а также годовую программу выпуска (2000 шт.) наиболее оптимальным способом изготовления будет полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа.

2. Способ сварки

Сварка в защитных газах является одним из способов дуговой сварки. При этом способе в зону дуги подается защитный газ, струя которого, обтекая электрическую дугу и сварочную ванну, предохраняет расплавленный металл от воздействия атмосферного воздуха, окисления и азотирования. Сварка в защитных газах отличается следующими преимуществами: высокая производительность (в 2...3 раза выше обычной дуговой сварки), возможность сварки в любых пространственных положениях, хорошая защита зоны сварки от кислорода и азота атмосферы, отсутствие необходимости очистки шва от шлаков и зачистки шва при многослойной сварке; малая зона термического влияния; относительно малые деформации изделий; возможность наблюдения за процессом формирования шва; доступность механизации и автоматизации. Недостатками этого способа сварки являются необходимость принятия мер, предотвращающих сдувание струи защитного газа в процессе сварки, применение газовой аппаратуры, а в некоторых случаях и применение относительно дорогих защитных газов.

Известны следующие разновидности сварки в защитном газе: в инертных одноатомных газах (аргон, гелий), в нейтральных двухатомных газах (азот, водород), в углекислом газе. В практике наиболее широкое применение получили аргонодуговая сварка и сварка в углекислом газе. Инертный газ — гелий применяется очень редко ввиду его большой стоимости. Для сварки ответственных конструкций широко применяется сварка в смеси газов аргона и углекислого газа в соотношении 85% аргона и 15% С02. Качество этой сварки сталей очень высокое. Питание дуги осуществляют источники постоянного тока с жесткой характеристикой. В последние годы применяются в основном сварные выпрямители серии ВДУ с универсальной внешней характеристикой, т. е. жесткой, либо крутопадающей простым переключением пакетника.

Переменный ток не применяется из-за низкой устойчивости процесса горения дуги, плохого формирования и плохого качества шва. Напряжение на дуге при сварке в С02 должно быть не более 30 В, так как с увеличением напряжения и длины дуги увеличивается разбрызгивание и окисление. Обычно напряжение дуги — 22— 28 В, скорость сварки — 20-80 м/ч, расход газа 7—20 л/мин. Сварка в С02 с проволокой дает провар более глубокий, чем электроды, поэтому при переходе с ручной сварки оправданным считается уменьшение катетов примерно на 10%. Это объясняется повышенной плотностью тока на 1 мм2 электродной проволоки.Основные элементы режима сварки в С02 в табл.1.

Таблица 3

Типовые параметры режима сварки в С02

Диаметр проволоки, м Сварочный ток, А

Скорость

подачи проволоки

м/ч

Напряжене на дуге, В

Расход

газа,

л/мин

Вылет проволоки, мм
0,8 50—110 устанавл. подбором под режим 18—20 5—7 6—12
1,0 70—150 19—21 7—9 7—13
1,2 90—230 21—25 12—15 8—15
1,6 150—300 23—28 12—17 13—20

Сварку в углекислом газепроизводят почти во всех пространственных положениях, что очень важно при производстве строительно-монтажных работ. Сварку осуществляют при питании дуги постоянным током обратной полярности. При сварке постоянным током прямой полярности снижается стабильность горения дуги, ухудшается формирование шва и увеличиваются потери электродного металла на угар и разбрызгивание. Однако коэффициент наплавки в 1,6...1,8 раза выше, чем при обратной полярности. Это качество используют при наплавочных работах Листовой материал из углеродистых и низколегированных сталей успешно сваривают в углекислом газе; листы толщиной 0,6… 1,0 мм сваривают с отбортовкой кромок. Допускается также сварка без отбортовки, но с зазором между кромками не более 0,3...0,5 мм. Листы толщиной 1,0...8,0 мм сваривают без разделки кромок; при этом зазор между свариваемыми кромками должен быть не более 1 мм. Листы толщиной 8… 12 мм сваривают V-образным швом, а при больших толщинах — Х-образным швом. Перед сваркой кромки изделия должны быть тщательно очищены от грязи, краски, окислов и окалины. Сварочный ток и скорость сварки в значительной степени зависят от размеров разделки свариваемого шва, т. е. от количества наплавляемого металла. Напряжение устанавливается таким, чтобы получить устойчивый процесс сварки при возможно короткой дуге (1,5...4,0 мм). При большей длине дуги процесс сварки неустойчивый, увеличивается разбрызгивание металла, возрастает возможность окисления и азотирования наплавляемого металла.

Рис. 2. Движение электрода во время сварки в углекислом газе при выполнении многослойного шва

На рисунке показаны движения электрода во время сварки в углекислом газе при выполнении многослойного шва. Рекомендуется для снижения опасности образования трещин первый слой сваривать при малом сварочном токе. Заканчивать шов следует заполнением кратера металлом. Затем прекращается подача электродной проволоки и выключается ток. Подача газа на заваренный кратер продолжается до полного затвердевания металла.

3. Состав оборудования

В состав технологического оборудования, необходимого для выполнения сварочных работ при дуговой механизированной сварке в защитных газах входят:

· источник питания;

· сборочно-сварочные приспособления;

· газовая аппаратура;

· приборы газовой магистрали;

· сварочный аппарат (полуавтомат).

3.1 Источник питания

Источником питания(ИП) сварочной дуги называют устройство, которое обеспечивает необходимый род и силу тока дуги.

Источник питания и сварочная дуга образуют взаимосвязанную энергетическую систему, в которой ИП выполняет следующие основные функции: обеспечивает условия начального возбуждения (зажигания) дуги, ее устойчивое горение в процессе сварки и возможность производить настройку (регулирование) параметров режима.

Важной технической характеристикой ИП, которая обусловливает возможность его работы с той или иной разновидностью дуги, является зависимость напряжения на «сварочных» зажимах (клеммах) ИП от сварочного тока. Эту зависимость называют внешней вольт-амперной характеристикой (ВАХ) ИП. Наиболее характерные ВАХ для известных ИП: крутопадающая, пологопадающая и жесткая.

По роду тока в сварочной цепи различают:

1) источники переменного тока — сварочные однофазные и трехфазные трансформаторы, специализированные установки для сварки алюминиевых сплавов;

2) источники постоянного тока — сварочные выпрямители и генераторы с приводами различных типов.

По количеству обслуживаемых постов могут быть однопостовые и многопостовые, а по применению — общепромышленные и специализированные источники питания.

В данном случае мы используем современный мощный 400-амперный инверторный ИП для полуавтоматической сварки и наплавки в среде защитных или активных газов марки DC 400.33.

Данный ИП имеет:

· Дистанционное управление напряжением сварки.

· Цифровой индикатор тока и напряжения сварки.

· Функцию .

· Питание как от стационарной сети так и от дизель-генератора.

Таблица 4

Технические характеристики инвертора DC 400.33

Напряжение питания, В 3 80,+10% -15 %
Потребляемая мощность, кВА, не более 20
Напряжение источника (пдавнорегулируемое), В 16-36
Сварочный ток (плавнорегулируемый), А _
Номинальный режим работы ПН, % (при +40 С) 60
Максимальный ток при ПН= 100%, А 300
Диапазон рабочих температур, С От — 40 до + 40
Масса, кг 44
Габаритные размеры, мм 610x280x535

Для ИП марки DC 400.33 мы подобрали подающий механизм марки ПМ-4.33. Он предназначен для сплошной стальной, алюминиевой и порошковой проволокой от 0.6 до 2.4 мм при работе с аппаратом ДС400.33, ДС400.33УКП или любым другим источником имеющим вольтамперную характеристику.

Данный ПМ имеет:

· Исполнение с «открытой» и «закрытой катушкой»

· Цифровая индикация скорости подачи проволоки, сварочного тока и напряжения

· Плавная регулировка скорости подачи сварочной проволоки и напряжения на дуге

· Цифровое задание всех параметров сварки

· плавное зажигание дуги, благодаря установке замедления проволоки вначале сварки

· установка времени продува в начале сварки и обдува газа после ее окончания

· плавное гашение дуги, благодаря установке замедления проволоки при окончании сварки

· Четырехроликовый механизм подачи проволоки фирмы COOPTIM Ltd., (профиль ролика зависит от диаметра и вида сварочной проволоки)

· Зубчатое зацепление подающих и прижимных роликов

· Регулируемое усилие прижима

· Возможна эксплуатация на удалении до 50м от сварочного источника

· Отсекатель защитного газа

· «Тест газа» и «тест проволоки» на лицевой панели

· Дистанционное управление скоростью подачи проволоки

Таблица 5

Технические характеристики ПМ-4.33

Напряжение питания, В ~36В
Потребляемая мощность, кВА, не более 0,2
Скорость подачи проволоки, м/сек 1-17
Диаметр проволоки, мм
-Сплошной 0.6-1.6
— Алюминевой 1.0-2.4
— Порошковая 0.9-2.4
Диапазон рабочих температур, °С От -40 до +40
Масса, кг 14
Габаритные размеры, мм 580x202x423

3.2 Газобаллонное оборудование

Газовая магистраль состоит из баллона с газом, подогревателя и осушителя, которые применяют только при использовании углекислого газа, а также из редуктора, расходомера, газоэлектрического клапана и шланга, соединяющего эти элементы со сварочной горелкой.

Электрический подогреватель устанавливают для того, чтобы предупредить замерзание влаги в каналах редуктора и закупорку их льдом, между вентилем баллона и редуктором.

Осушители предназначены для поглощения влаги, содержащейся в углекислом газе. Применяют два вида осушителей: высокогои низкого давления.

Редуктор служит для понижения сетевого давления или давления, под которым газ находится в баллоне, до рабочей величины и автоматического поддержания рабочего давления неизменным независимо от давления в баллоне или в сети. Расходомеры предназначены для измерения расхода защитного газа. Применяются расходомеры двух типов: поплавкового и дроссельного.

4. Сварочные материалы

К сварочным материалам при п/автоматической сварке в защитных газах относятся защитные газы и сварочные проволоки.

Стальная сварочная проволока, предназначенная для сварки и наплавки, изготавливается по ГОСТ 2246-70.

Стандартом предусматривается 77 марок сварочной проволоки различного химического состава: 6 марок низкоуглеродистой проволоки, 30 марок легированной проволоки и 41 марка высоколегированной проволоки.

В легированной проволоке содержится от 2,5 до 10 % легирующих компонентов, в высоколегированной — свыше 10 %.

Так как выбранная конструкция изготовлена из низкоуглеродистой стали 09Г2С, сваривают её стандартной кремнемарганцевой проволокой марки Св08Г2С.

При этом способе сварки в зону дуги подается защитный газ, струя которого, обтекая электрическую дугу и сварочную ванну, предохраняет расплавленный металл от воздействия атмосферного воздуха, окисления и азотирования.

Сварка в углекислом газе, благодаря его дешевизне, получила большое применение при изготовлении и монтаже различных строительных конструкций из углеродистых и низколегированных сталей.Углекислый газ, подаваемый в зону дуги, не является нейтральным, так как под действием высокой температуры он диссоциируется на оксид углерода и свободный кислород (СО2 →СО+О). При этом происходит частичное окисление расплавленного металла сварочной ванны и, как следствие, металл шва получается пористым с низкими механическими свойствами. Для уменьшения окислительного действия свободного кислорода применяют электродную проволоку с повышенным содержанием раскисляющих примесей (марганца, кремния). Шов получается беспористый, с хорошими механическими свойствами.

Углекислый газ С02 (ГОСТ 8050—85) не имеет цвета и запаха. Получают его из газообразных продуктов сгорания антрацита или кокса, при обжиге известняка и т. д. Поставляется в сжиженном (жидком) состоянии в баллоне типа А вместимостью 40 л, в который при максимальном давлении 7,5 МПа вмещается 25 кг углекислоты (при испарении образуется около 12 750 л газа). Для целей сварки используют сварочную углекислоту. Чистота углекислоты первого сорта должна быть не менее 99,5 %, а высшего сорта — 99,8 %. Баллоны с углекислотой окрашивают в черный цвет с желтой надписью «ССЬ сварочный». Применяется при сварке низкоуглеродистых и некоторых конструкционных и специальных сталей.

Для снижения влажности углекислого газа рекомендуется установить баллон вентилем вниз и после отстаивания в течение 10… 15 мин осторожно открыть вентиль и выпустить из баллона влагу. Перед сваркой необходимо из нормально установленного баллона выпустить небольшое количество газа, чтобы удалить попавший в баллон воздух. Часть влаги задерживается в углекислоте в виде водяных паров, ухудшая при сварке качество шва. Кроме того, при выходе из баллона, от резкого расширения происходит снижение температуры углекислоты и влага, отлагаясь в редукторе, забивает каналы и даже полностью закрывает выход газа. Для предупреждения замерзания влаги между баллоном и редуктором устанавливают электрический подогреватель.

Окончательное удаление влаги после редуктора производится специальным осушителем, наполненным прокаленным медным купоросом, хромистым кальцием или другим осушительным веществом.

5. Технологический процесс

Техника и технология п/автоматической сварки плавящимся электродом имеет много общего при использовании обычной стальной, имеющей сплошное сечение, порошковой газозащитной и порошковой самозащитной электродной проволоки. Различия в основном касаются значений параметров режима, рекомендуемых для сварки различных классов сталей той или иной толщины, величины вылета электродной проволоки, длины дугового промежутка. Основные типы и конструктивные элементы выполняемых дуговой сваркой в защитном газе швов сварных соединений регламентированы ГОСТ 14771-76, которым предусмотрены четыре типа соединений: стыковые, угловые, тавровые и нахлесточные.

Металл, предназначенный для изготовления сварных конструкций, предварительно выпрямляют, размечают, разрезают на отдельные детали-заготовки и выполняют, если это необходимо, разделку кромок в соответствии с рекомендациями ГОСТа. Подготовка кромок под сварку состоит в тщательной очистке их от ржавчины, окалины, грязи, масла и других инородных включений. Очищают кромки стальными вращающимися щетками, гидропескоструйным и дробеметным способами, абразивными кругами, пламенем сварочной горелки травлением в растворах кислот или щелочей.

Подготовленные детали собирают под сварку, используя специальные сборочные приспособления. При сборке важно выдержать необходимые зазоры и совмещение кромок. Точность сборки проверяют шаблонами, измерительными линейками и различного рода щупами.

Сварку осуществляют на режимах, ориентируясь на справочную литературу, производственные инструкции, операционные технологические карты и личный производственный опыт. К основным параметрам режима дуговой сварки в защитных газах относят диаметр электродной проволоки и ее марку, силу сварочного тока, напряжение дуги, скорость подачи электродной проволоки, скорость сварки, вылет электрода, состав защитного газа и его расход, наклон электрода вдоль оси шва, род тока, а для постоянного тока — и его полярность.

При сварке в углекислом газе обратная полярность тока позволяет получать более высокое качество шва, чем сварка на прямой полярности.

Технологические особенности сварки различных сталей заключаются прежде всего в подборе марки сварочной проволоки в зависимости от химического состава свариваемой стали. Низкоуглеродистые и низколегированные стали обычно свариваются стандартной кремнемарганцевой проволокой марок Св 08Г2С, Св 08ГС, Св 12ГС и порошковыми проволоками.

П/автоматическая сварка в защитных газах может производиться во всех пространственных положениях шва, из которых наиболее удобным является нижнее. Сварка в нижнем положении производится с наклоном горелки вперед или назад. Предпочтительнее вести сварку углом назад, так как при этом обеспечивается более надежная защита расплавленного металла и лучший внешний вид шва. Горелку рекомендуется наклонять на 5...15° относительно вертикали. При сварке металла толщиной 1...2 мм поперечные колебания горелки не производят. Сварку ведут на максимально возможной длине дуги с максимальной скоростью сварки, при которой обеспечивается хорошее формирование сварного шва и удовлетворительная газовая защита.

6. Методы контроля сварных швов

Ультразвуковой метод контроля основан на способности ультразвуковых волн отражаться от границы раздела двух упругих сред, обладающих разными акустическими свойствами.

Отразившись от нижней поверхности изделия, ультразвук возвратится, будет принят датчиком, преобразован в электрические колебания и подан на экран электронно-лучевой трубки. При наличии дефектов ультразвуковые колебания исказятся: это будет видно на экране электронно-лучевой трубки, где появится всплеск — искажение. По характеру и размерам искажений определяют виды и размеры дефектов.

Ультразвуковые колебания — это механические колебания упругой среды, частота которых лежит за порогом слышимости человеческого уха, т. е. более 2000 Гц. Для ультразвукового контроля применяют колебания частотой 0,5—10 МГц. «Ультра» (от латинского) означает «сверх», «за пределами». Частота колебаний — это число колебаний за 1 с.

Распространяются колебания в однородных материалах по относительно прямым линиям, а на границе раздела двух разнородных материалов (поры, трещины и проч.) происходит их отражение.

Излучение и прием (регистрация) ультразвуковых колебаний производятся электроакустическими преобразователями приборов, а сами приборы называются ультразвуковыми дефектоскопами. Такая аппаратура в нашей стране появилась лишь в 1957 г., а сам способ использования ультразвуковых колебаний для дефектоскопии был впервые в мире предложен нашим соотечественником С.Я. Соколовым в 1928 г.

Основой преобразователей обычно является определенный керамический материал, обладающий пьезоэлектрическим эффектом. «Пьезо» (греч.) в переводе на русский язык означает «сжимаю». Пьезоэлектрический эффект проявляется в том, что пьезоэлектрическая пластина (из титаната бария, цирконат-титаната свинца и др.) под действием подведенного к ней переменного электрического потенциала начинает изменять свою толщину и колебаться, механически вибрировать и направлять пучок колебаний перпендикулярно плоскости пластины, а под влиянием механических деформаций на противоположных поверхностях пьезоэлектрической пластины возникают электрические заряды — переменный электрический ток, который передается на соответствующие регистрирующие приборы.

Проникновение ультразвуковых колебаний в контролируемое изделие происходит тогда, когда удаляется воздух, находящийся между контактирующими поверхностями излучателя и изделия. Для этого между ними устанавливают акустический контакт путем нанесения на поверхность контролируемого изделия слоя минерального масла, солидола, технического глицерина, воды и др.

Процесс распространения ультразвука в теле является волновым, он создает упругие колебания.

Излучатели и приемники ультразвуковых волн называются пьезопреобразователями. Пьезопластина может работать и как излучатель и как приемник. Для озвучивания сварных изделий употребляют в основном эхоимпульсный контроль. Эхо-метод заключается в озвучивании изделий короткими импульсами ультразвука и регистрации эхосигналов, отраженных от дефекта к приемнику. Признаком дефекта является появление импульса на экране. Эхоимпульсный метод называют иногда еще методом эхолокации.

Рис. 3. Схема эхо-импульсного метода

Недостаток ультразвукового контроля — в сложности расшифровки дефекта, ограничении для применения на изделиях аустенитных сталей, чугуна, металлов с крупным зерном, в невозможности контроля сталей малой толщины (до 4 мм).

Для работы на ультразвуковом контроле персонал (инженеры, техники) проходят специальную подготовку с приобретением навыков и с аттестацией.

В настоящее время в России находится в пользовании и выпускается более 20 различных моделей дефектоскопов, например, ДУК-66ПТ (дефектоскоп ультразвуковых колебаний, модель 66, портативный, модернизированный), УЗД-НИИМ5, УД-11ПУ и много других.

7. Наладка и ремонт сварочного оборудования

В процессе эксплуатации электросварочного оборудования возникают перегрузки, аварии и естественный износ, требующие проведения ремонтно-наладочных работ, в объёмах необходимых для нормальной функционирования оборудования.

Ремонт — это комплекс операций по восстановлению исправности или работоспособности электросварного оборудования, а также его ресурсов или его составных частей. Различают несколько видов ремонта: капитальный, средний и текущий.Виды ремонта могут быть плановыми, неплановыми, регламентированными и по техническому состоянию.

Таблица 6

Характерные неисправности в работе сварочного автомата и способы устранения инверторных ИП

Характер

неисправности

Причина

появления

Способ

устранения

1.Инвертор не включается Обрыв в цепи Проверить и исправить
2.Нагрев зажимов инвертора

Слабая затяжка контактных болтов

Недостаточное сечение провода в месте контакта

Затянуть

Замена провода

3.При работе внезапно гаснет дуга

Обрыв или нарушение контакта в сварочных проводах

Замыкание между проводами.

Проверить и исправить

4. Инвертор даёт пониженное напряжение холостого хода, сварочный ток снизился

Сгорел один из предохранителей в первичной цепи

Магнитный пускатель плохо поджимает контакты

Недостаточно плотно поджаты контакты переключателя

Вышел из строя диод

Восстановить нормальную работу всех трёх фаз

Поджать контакты пускателя

Поджать контакты переключателя

Заменить диод

Таблица 7

Характерные неисправности в работе сварочного полуавтомата и способы устранения

Характер

неисправности

Причина

появления

Способ

устранения

При включении кнопки, на горелке дуга не зажигается Отсутствие контакта в сварочном цехе Проверить целостность контактов
Неравномерная подача проволоки при сварке

Недостаточное усилие режима механизма подачи

Большой износ ведущего ролика

Задержка проволоки в наконечники горелки

Отрегулировать давление прижимных роликов

Заменить ведущие ролики

Прочистить канал наконечника или заменить

Прекращается подача газов в горелку Не срабатывает газовый клапан Проверить электроцепь газового клапана
Проволока образует петлю между подающими роликами и входным штуцером

Большое расстояние между роликами и входным штуцером

Чрезмерное усилие прижима

Уменьшить усилия прижима
Сопло цанги находится под напряжением

Нарушена изоляция между соплом и горелкой

Между соплом и горелкой попали брызги металла

Восстановить изоляцию

Очистить от брызг металла

Не регулируется потенциометр Неисправен потенциометр Заменить потенциометр
Не подаётся газ из горелки при открытом редукторе

Отверстие редуктора забито льдом

Не работает газовый клапан

Сопло забито брызгами

Проверить подогреватель

Проверить работу клапана

Очистить

Периодические обрывы дуги при нормальной работе двигателя подачи Малая скорость подачи проволоки Увеличить скорость
Приваривание проволоки к изделию

Большой сварочный ток

Малый ток

Большая скорость подачи

Уменьшить

Увеличить

уменьшить

8. Охрана труда

Выполнение сварочных работ связано с использованием электрических устройств, горючих и взрывоопасных газов, излучающих электрических дуг и плазмы, с интенсивным расплавлением, испарением и брызгообразованием металла и т. д. Это требует мер безопасности и защиты работающих от производственного травматизма.

При электросварочных работах возможны следующие виды производственного травматизма: поражение электрическим током; поражение зрения и открытой поверхности кожи лучами электрической дуги; ожоги от капель металла и шлака; отравление организма вредными газами, пылью и испарениями, выделяющимися при сварке; ушибы, ранения и поражения от взрывов баллонов сжатого газа и при сварке сосудов из-под горючих веществ.

Для обеспечения условий, предупреждающих указанные виды травматизма, следует выполнять следующие мероприятия.

Во избежание поражения электрическим током необходимо соблюдать следующие условия. Корпуса источников питания дуги, сварочного вспомогательного оборудования и свариваемые изделия должны быть надежно заземлены. Заземление осуществляют медным проводом, один конец которого закрепляют к корпусу источника питания дуги к специальному болту с надписью «Земля»; второй конец присоединяют к заземляющей шине или к металлическому штырю, вбитому в землю.

Заземление передвижных источников питания производится до их включения в силовую сеть, а снятие заземления — только после отключения от силовой сети.

При наружных работах сварочное оборудование должно находиться под навесом, в палатке или в будке для предохранения от дождя и снега. При невозможности соблюдения таких условий сварочные работы не производят, а сварочную аппаратуру укрывают от воздействия влаги.

Присоединять и отсоединять от сети электросварочное оборудование, а также наблюдать за их исправным состоянием в процессе эксплуатации обязан электротехнический персонал. Сварщикам запрещается выполнять эти работы.

Все сварочные провода должны иметь исправную изоляцию соответствовать применяемым токам. Применение проводов: ветхой и растрепанной изоляцией во избежание несчастного случая категорически запрещается.

При сварке швов резервуаров, котлов, труб и других закрытых и сложных конструкций необходимо пользоваться резиновым ковриком, шлемом и галошами. Для освещения следует пользоваться переносной лампой напряжением 12 В.

Для защиты зрения и кожи лица от световых и невидимых лучей дуги электросварщики и их подручные должны закрывать лицо щитком, маской или шлемом, в смотровые отверстия которых вставлено специальное стекло — светофильтр. Светофильтр выбирают в зависимости от сварочного тока и вида сварочных работ.

Для защиты окружающих лиц от воздействия излучений в стационарных цехах устанавливают закрытые сварочные кабины, а при строительных и монтажных работах применяются переносные щиты или ширмы.

В процессе сварки и при уборке и обивке шлака капли расплавленного металла и шлака могут попасть в складки одежды, карманы, ботинки, прожечь одежду и причинить ожоги. Во избежание ожогов сварщик должен работать в спецодежде из брезента или плотного сукна, в рукавицах и головном уборе. Куртку не следует заправлять в брюки. Карманы должны быть плотно закрыты клапанами. Брюки надо носить поверх обуви. При сварке потолочных, горизонтальных и вертикальных швов необходимо надевать брезентовые нарукавники и плотно завязывать их поверх рукавов у кистей рук. Зачищать швы от шлака и флюса следует лишь после их полного остывания и обязательно в очках с простыми стеклами.

Особенное загрязнение воздуха вызывает сварка электродами с качественными покрытиями. Состав пыли и газов определяется содержанием покрытия и составом свариваемого и электродного (или присадочного) металла. При автоматической сварке количество газов и пыли значительно меньше, чем при ручной сварке.

Удаление вредных газов и пыли из зоны сварки, а также подача чистого воздуха осуществляется местной и общей вентиляцией. При оборудовании сварочных кабин обязательно предусматривается местная вытяжная вентиляция с верхним, боковым или нижним отсосом, удаляющая газы и пыль непосредственно из зоны сварки. Общая вентиляция должна быть приточно-вытяжной, производящей отсос загрязненного воздуха из рабочих помещений и подачу свежего. В зимнее время воздух подогревают до температуры 20...22°С с помощью специального нагревателя-калорифера.

При сварке в закрытых резервуарах и замкнутых конструкциях необходимо обеспечить подачу свежего воздуха под небольшим давлением по шлангу непосредственно в зону дыхания сварщика. Объем подаваемого свежего воздуха должен быть не менее 30 м3 /м. Без вентиляции сварка в закрытых резервуарах и конструкциях не разрешается.

Вентиляционные устройства должны обеспечить воздухообмен при ручной электродуговой сварке электродами с качественными покрытиями 4000...6000м3 на 1 кг расхода электродов; при автоматической сварке под флюсом — около 200м3 на 1кг расплавляемой проволоки; при сварке в углекислом газе — до 1000м3 на 1кг расплавляемой проволоки.

Заключение

Назначение изделия и предъявляемые к нему требования по обеспечению необходимых эксплуатационных характеристик определяют выбор того или иного способа получения качественных сварных соединений.

В данном случае конструкция изделия, представляющая собой коробчатую конструкцию, металл и его марка, использованный для изготовления свариваемых деталей, а так же годовая программа выпуска изделий 2000 шт. Требуют применения дуговой полуавтоматической сварки в среде углекислого газа. Широкий спектр, выпускаемой в настоящее время сварочной техники, позволяет сделать целесообразный выбор необходимого оборудования, позволяющего эффективно обеспечить выбранный технологический процесс.

Для изготовления опорывыбраны: в качестве источника питания инвертор DC 400.33, сварочный полуавтомат ПМ-4.33, газобаллонная аппаратура (баллон углекислотный, шланги, редуктор, подогреватель газа, осушитель, расходомер), а так же приспособления и инструмент, необходимый для выполнения подготовительных, сборочных и сварочных операций, указанных в технологической карте.

Сложность современного оборудования требует качественного технического обслуживания, эффективной наладки и своевременного ремонта. Для этого в работе представлен анализ основных, характерных неисправностей применяемого оборудования. Указаны причины их возникновения и необходимые мероприятия по устранению.

Качество сварного соединения в большой степени зависит от применения правильно подобранных сварочных материалов. Для сварки опоры выбрана сварочная проволока 08гс ПО ГОСТ 14771-76-T1- 10.

В качестве защитной среды используется CO2 по ГОСТ 8050-85

Выполнение любых газосварочных работ так, или иначе представляет угрозу здоровью занятых работников. Поэтому в работе представлены необходимые мероприятия по обеспечению техники безопасности.

Соблюдение всех технологических требований при правильно выбранном составе оборудования и грамотно подобранных режимах сварки обеспечивает качественное изготовление представленного изделия.

Список использованных источников

1. Виноградов В.С. Электрическая дуговая сварка: учеб. пособие для нач. проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 320с.

2. Виноградов В.С. Оборудование и технология дуговой автоматической и механизированной сварки: Учеб. для проф. учеб. заведений. – М.: Высш. Шк. Изд. центр «Академия», 1997. – 319с.

3. Ганенко А.П. и др. Оформление текстовых и графических материалов при подготовке дипломных проектов, курсовых и письменных экзаменационных работ (требования ЕСКД): Учеб. для нач. проф. образования: Учебник для сред. Проф. образования. – М.: ПрофОбрИздат, 2001. – 352с.

4. Геворкян В.Г. Основы сварочного дела: Учеб. для техникумов. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш.шк., 1991. – 239с.

5. ГОСТ 14 771: Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

6. Казаков Ю.В. и др. Сварка и резка материалов: Учебное пособие для нач. проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 400с.

7. Куликов О.Н., Ролин Е.И. Охрана труда при производстве сварочных работ: Учеб. пособие для нач. проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 176с.

8. Малышев Б.Д. и др. Сварка и резка в промышленном строительстве Т1: Справочник строителя. – М.: Стройиздат, 1989. – 590с.

9. Малышев Б.Д. и др. Сварка и резка в промышленном строительстве Т2: Справочник строителя. – М.: Стройиздат, 1989. – 400с.

10. Резницкий А.М., Коцюбинский В.С. Ремонт и наладка электросварочного оборудования. – М.: Машиностроение, 1991. – 256с.

11. Чернышов Г.Г. Сварочное дело: Сварка и резка металлов: Учебник для нач. проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 496с.

www.ronl.ru

4 Механизированная сварка и наплавка в среде защитных газов

Весьма эффективным способом защиты расплавленного металла при сварке от кислорода и азота воздуха является применение защитных газов. Наибольшее применение при ремонте автомобилей получили автоматические и полуавтоматические сварка и наплавка в среде углекислого газа и аргонно-дуговая сварка.

При сварке и наплавке защита металла от окисления осуществляется струёй углекислого газа, который надежно изолирует зону наплавки от окружающей среды и обеспечивает получение наплавленного металла высокого качества с минимальным количеством пор и окислов.

Автоматическую наплавку в среде углекислого газа применяют при восстановлении изношенных поверхностей деталей. Для этой цели обычно используют сварочные автоматы, применяемые при наплавке под флюсом, но на них устанавливают специальный мундштук с горелкой для подачи защитного газа. При наплавке используют токарный станок, в патроне которого устанавливают деталь, а на суппорте крепят наплавочную головку.

Полуавтоматическую сварку в среде углекислого газа применяют при ремонте кабин, кузовов и других деталей, изготовленных из листовой стали небольшой толщины.

В качестве источников тока при сварке и наплавке в среде углекислого газа применяют сварочные преобразователи и сварочные выпрямители.

При сварке деталей применяют электродную проволоку св.08ГС, св. 08Г2С, св. 12ГС, а при наплавке — легированную проволоку св. 18ХГСА, Нп-З0ХГСА, Нп-65Г. Наплавка проволокой Нп-З0ХГСА обеспечивает получение наплавленного металла с твердостью HRC 30... 35. При использовании проволоки Нп-65Г твердость наплавленного металла повышается до HRC 50... 52. При необходимости получить более высокую твердость деталь после наплавки подвергают термической обработке.

Наплавка в среде углекислого газа по сравнению с автоматической наплавкой под флюсом имеет следующие достоинства: меньший нагрев деталей; возможность сварки и наплавки при любом пространственном положении детали; более высокую производительность процесса по площади покрытия в единицу времени (на 20...30%); возможность наплавки деталей диаметром менее 40 мм; отсутствие трудоемкой операции по удалению шлаковой корки.

К числу недостатков этого способа наплавки следует отнести: повышенное разбрызгивание металла, необходимость применения легированной электродной проволоки для получения наплавленного металла с требуемыми свойствами.

Аргонно-дуговая сварка. При этом способе сварки электрическая дуга горит между неплавящимся вольфрамовым электродом и деталью. В зону сварки подается защитный газ — аргон, который, окружая сварочную дугу, создает зону сосредоточенного нагрева детали. Присадочный материал вводится в сварочную дугу в виде проволоки так же, как при газовой сварке. Аргон надежно защищает расплавленный металл от окисления кислородом воздуха. Наплавленный металл получается плотным, без пор и раковин.

В качестве неплавящегося электрода используют прутки лантанированного вольфрама диаметром 4 ... 10 мм. Величину тока устанавливают в зависимости от диаметра электрода в пределах 100...500 А.

Преимуществами аргонно-дуговой сварки являются: высокое качество сварочного шва (отсутствие пор и раковин); высокая производительность процесса (в 3.. .4 раза выше, чем при газовой сварке); небольшая зона термического влияния; снижение потерь энергии дуги на световое излучение, так как аргон задерживает ультрафиолетовые лучи.

К недостаткам аргонно-дуговой сварки следует отнести высокую стоимость процесса (в 3 раза дороже, чем при газовой сварке).

Аргонно-дуговая сварка нашла широкое применение при сварке деталей из алюминиевых сплавов и титана.

studfiles.net


Смотрите также