Организация производства сварной балки, выполненной автоматической сваркой под слоем флюса

 

 Приводные устройства  механизма подачи выполнены в  основном так же, как и приводные  устройства полуавтоматов. И здесь  в большинстве случаев применяются  головки с постоянной скоростью  подачи, независимой от напряжения  дуги, причем эта скорость может  настраиваться отдельными ступенями  или плавно в широком диапазоне.  Однако, как уже было установлено,  саморегулирование дуги происходит  надежно только при плотностях  тока в электроде, превышающих  некоторое критическое значение. Так как при автоматической  сварке применяется более толстая  проволока или даже лента, то  иногда могут возникнуть условия,  когда восстановление режима  при случайных его изменениях  недопустимо затягивается или  режим вообще не восстанавливается.  С уменьшением плотности тока  в электроде резко возрастает  влияние изменения параметров  электрической цепи при колебаниях  напряжения, нагрева обмоток источника  питания, нестабильности контактов,  изменения крутящего момента  на валу двигателя подачи, изменения  вылета электрода и др. В этих  случаях применяются автоматические  регуляторы. Чаще всего головки  с автоматическим регулированием  снабжены регуляторами напряжения  дуги, воздействующими на скорость  подачи электрода.

 

 

 

 Рис. 11. Токоподводящие  мундштуки:

 

 а – роликовый, б – колодочный, в - сапожковый,

 

 г – трубчатый; 1 – указатель, 2 – контактирующие ролики, 3 – направляющий штырь,

 

4, 6 – пружины, 5 – корпус, 7 – колодка подвижная, 8 – токоподвод, 9 – крепление токоподвода,

 

10 – неподвижная колодка, 11 – гайка,

 

12 – наконечник, 13 – трубка, 14 – вставка,

 

15 – токоподвод.

 

Токоподводящий мундштук предназначен для направления электрода  в сварочную ванну и для  подвода к нему тока. Мундштуки  бывают роликовыми, колодочными, трубчатыми.

 

Роликовый мундштук (рис. 11, а) имеет два или три контактных, не вращающихся ролика 2, укрепленных  на токоведущем корпусе 5. Поджим проволоки  к контакту, необходимый для надежного токоподвода, осуществляется пружиной 6.

 

Колодочный мундштук (рис. 11, б) состоит из двух контактных колодок 7 и 10. Колодка 7 может перемещаться на штыре 3 под действием пружины 4. Ток  подводится к обеим колодкам или  только к неподвижной колодке.

 

 Для тонкой проволоки  (1,6–2,5 мм) пригодны трубчатые мундштуки.  Они имеют изогнутую направляющую  в горелках для полуавтоматической  сварки или направляющую прямую (рис., в). На конец трубки 13 при  помощи накидной гайки крепится  эксцентрически расположенный наконечник 12, Таким образом, контакт обеспечивается  за счет упругих сил в изогнутой  проволоке.

 

 Контактирующие детали  мундштуков довольно быстро изнашиваются; причинами износа являются сильное  трение, электроэрозия и подгорание контактов. Износ мундштуков снижает точность направления электрода в зону сварки, ухудшает надежность токоподвода, вызывает искрение. Наблюдаются случаи сварки электрода с мундштуком и перерывов в горении дуги. Износ компенсируется поворотом контактирующего ролика 2 или наконечника 12, заменой вкладышей в колодках 7 я 10 или сапожка 15.

 

 Контактирующие детали  мундштуков изготавливают из  «меди Ml, M2, МЗ или МЦ, бронзы марок Бр. АЖ-9–4, Бр. Х – 0,8, Бр. Б-2 со сменными вставками из твердых сплавов, например, марки ВК-8, МВ-20и др.

 

3.3 Расчет режимов сварки

 

 Под свариваемостью  понимается отношение металла  к основным процессам: тепловому  воздействию на металл в околошовных участках, плавлению, кристаллизации металла в зоне сплавления.

 

 Отношение металла  к конкретному способу сварки  и режиму называют технологической  свариваемостью.

 

 Физическая свариваемость  определяется процессами, протекающими  в зоне сплавления свариваемых  металлов, в результате которых  образуется неразъёмное сварное  соединение.

 

 Свариваемость стали  в работе определяется по косвенному  методу оценки свариваемости  и заключается в определении  количества углерода в стали.

 

 По свариваемости стали  делятся на четыре группы

Группа свариваемости 

Углеродистые

 

ГОСТ 380–71

 

ГОСТ 1050–60

 

ГОСТ 1435–54 

Конструкционные

 

Легированные

 

ГОСТ 4543–71

 

ГОСТ 5058–63 

Высоколегированные

 

ГОСТ 5632–72

 

ГОСТ 7419–55

 

ГОСТ 5952–63

 

Хорошая 

Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст08, 10, 15, 20, 25 

15Г, 20Г, 15Х, 15ХА, 20Х, 15ХМ, 20ХГСА, 10ХСНД, 10ХГСНД 

08Х20Н14С2, 20Х23Н18, 08Х18Н10, 12Х18Н9Т, 15Х5

 

Удовлетво-

 

рительная 

Ст5, 30, 35 

12ХН2, 12ХНЗА, 20ХНЗА, 20ХН, 20ХГСА, 30Х, 30ХМ, 25ХГСА 

30Х13, 12Х17, 25Х13Н2

 

Ограничен-

 

ная 

Ст6, 40, 45, 50 

35Г, 40Г, 45Г, 40Г2, 35Х, 40Х, 45Х, 40ХМФА, 40ХН, 30ХГС, З0ХГСА, 35ХМ, 20Х2Н4А, 18Х2Н4МА, 4ХС 

17Х18Н9, 12Х18Н9, 20Х23Н18, 36Х18Н25С2

 

Плохая 

65, 70, 75, 80, 85, У7, У8, У9, У10, У11, У12 

50Г, 50Г2, 50Х, 50ХН, 45ХН3МФА, ХГС, 6ХС, 7Х3 

40Х10С2М, 40Х13, 95Х18, Р18, Р9, 9ХС, 8Х3, 5ХНТ, 5ХНВ

 

 

Первая группа – хорошо сваривающиеся, у которых Сэкв не более 0,25. Эти стали при обычных способах сварки не дают трещин. Сварка таких сталей выполняется без предварительного и сопутствующего подогрева, без последующей термической обработки.

 

Вторая группа – удовлетворительно  сваривающиеся, у которых Сэкв в пределах 0,25–0,35. Такие стали допускают сварку без появления трещин только в нормальных производственных условиях, когда температура окружающей среды выше 0 С и отсутствует ветер и т.д. В условиях, отличающихся от нормальных, для предупреждения образования трещин сварка сталей этой группы выполняется с предварительным подогревом или с предварительной и последующей термообработкой.

 

Третья группа с ограниченной свариваемостью Сэкв в пределах 0,35–0,45. К этой группе относят, стали, которые в обычных условиях сварки склоны к образованию трещин. Как правило, сварка таких сталей производится по специальной технологии, регламентирующей режимы предварительной термообработки подогрева и тепловой обработки после сварки.

 

Четвертая группа с плохой свариваемостью. Стали, входящие в эту  группу, наиболее трудно поддаются  сварке, склонны к образованию  трещин. Сварка и выполняется с  обязательной предварительной термообработкой  перед сваркой, подогревом в процессе сварки и последующей термообработкой. Сэкв для этих сталей более 0,45. Сэкв = 0,51 сопоставляется с эквивалентными содержанием углерода, по которому определяется свариваемость: при Сэкв= 0,51 – свариваемость хорошая.

 

 Для низколегированной  стали 09Г2С особенностью является  низкое содержание и углерода. Она хорошо сваривается и имеет  высокие показатели по ударной  вязкости, устойчива к коррозии  и применяется для конструкций  с тяжелым режимом работы.

 

 Химический состав  стали С09Г2С

Класс

 

прочн 

Уров

 

кон 

Угле

 

Не более 

Марг

 

Mn 

Азот

 

N 

Крем

 

Si 

Медь

 

Cu 

Фосф

 

P 

Сер

 

S 

Мол

 

 Mo 

Ва

 

V

 

К 50 

2 

0,09 

1,3–1,7 

0,010 

0,6 

0,05 

0,015 

0,010 

0,06 

0,01

 

 

 Режимы автоматической  сварки под флюсом

d

 

электродной проволки, мм

 

4 

Толщина металла, мм 

Зазор в стыках, мм 

Сила сварочного тока, А 

Напряжение дуги, В 

Скорость сварки, м/ч 

Скорость подачи эл-ой пров-ки, м/ч

 

4 

0–2 

450 

28–30 

54 

64

 

5 

0–2 

470 

30–32 

– 

73

 

6 

0–2,5 

540 

– 

47,5 

–

 

8 

0–3 

600 

32–34 

– 

83

 

10 

0–4 

600–650 

34–36 

41,5 

95

 

12 

0–5 

650–700 

– 

– 

108

 

14 

– 

700–750 

36–38 

36,5 

123

 

16 

– 

750–800 

– 

32 

–

 

18 

– 

850–900 

38–40 

28 

142

 

20 

– 

900–950 

– 

24,5 

164

 

 

 Режим автоматической  сварки под флюсом включает  ряд параметров. Основные из них  – сила сварочного тока, напряжение  дуги, скорость сварки, диаметр электрода,  род и полярность тока. Дополнительные  параметры – вылет электрода,  наклон электрода и др.

 

 Параметры режима сварки  выбирают исходя из толщины  свариваемого металла и требуемой  формы сварочного шва, которая  определяется глубиной проплавления  и шириной шва.

 

 Параметры режимов  и влияние их на формирование  шва.

 

Сила сварочного тока. От силы сварочного тока зависит тепловая мощность дуги. При увеличении силы тока количество выделяющейся теплоты  возрастает и увеличивается давление дуги на ванну.

 

Диаметр электродной проволоки. При увеличении d электродной проволоки  и неизменном сварочном токе плотность  тока на электроде уменьшается, одновременно усиливается блуждание дуги между  концом электрода и поверхностью сварочной ванны, что приводит к  возрастанию ширины шва и уменьшению глубины провара и наоборот.

 

Напряжение дуги. Из всех параметров напряжение оказывает наибольшее влияние на ширину шва.

 

Род тока и полярность. При  дуговой сварке под флюсом постоянным током применяется, как правило, обратная полярность.

 

Скорость сварки. При увеличении скорости сварки ширина шва уменьшается. При необходимости ведения сварки на больших скоростях применяют  двухдуговую сварку трехфазной дугой.

 

Скорость подачи электродной  проволоки. Для устойчивого процесса сварки скорость сварки скорость подачи электродной проволоки должна быть равна скорости ее плавления.

 

Вылет электрода. При увеличении вылета увеличивается глубина проплавления. Вылет составляет 40 – 60 мм.

 

Наклон электрода вдоль  шва. При сварке углом вперед жидкий металл подтекает под дугу, толщина  его прослойки увеличивается, а  глубина проплавления увеличивается.

 

3.4 Расчет норм времени

 

 Нормирование времени  на сварку дает возможность  правильно организовать оплату  труда рабочих и планировать  производство.

 

 Норма времени на  сварку Т слагается из пяти элементов и рассчитывается по формуле:

 

 Т=Тп+То+Тв+Тд+Тз

 

 Возьмем условно время:

 

1) Тп – подготовительное время выделяется на получение рабочим инструктивного задания по ознакомлению с условиями выполнения сварки, на подготовку и наладку оборудования – 15 мин.

 

2) Тв – вспомогательное время включает время на смену электродной проволки, очистку кромок и швов, их осмотр – 20 мин.

 

3) Тд – дополнительное время дается на обслуживание рабочего места, на отдых и естественные надобности – 15 мин.

 

4) Тз – заключительное время расходуется на сдачу работы – 20 мин.

 

 Тосн. подсчитываем по формуле:

 

 Тосн= ;

 

F – площадь поперечного  сечения шва в см2;

 

L – длина шва в см;

 

 – удельный вес наплавленного  металла в Г/см3.

 

 Для малоуглеродистых  сталей = 7,85 (Г/см3)

 

 – коэффициент наплавки  в Г/Ач;

 

I – сварочный ток в А;

 

60 – коэффициент для  перевода часов в минуты.

 

 Fсеч. подсчитываем по теореме Пифагора, так как сечение шва с катетом 8 и с катетом 6 будет являться прямоугольным треугольником.

 

 

 

1) 62 = х2 + х2 2) 82 = х2 + х2

 

2х2 = 36 2х2 = 64

 

 х2 =  = 18 х2 =  = 32

 

 х =  х =

 

 Площадь прямоугольного  треугольника подсчитываем по  формуле:

 

 SА = ав;

 

 Где а – высота  треугольника;

 

 в - основание.

 

1) S6 =   = 18 = 9 (мм) = 0,9 (см2);

 

 2) S8 =   =   32 = 16 (мм) = 0,16 (см2);

 

S = F;

 

= 18 (Г/Ач);

 

 L6 = 14  2  112 = 3136 (см) = 313,6 (мм);

 

L8 = 18  2  36 = 1296 (см) = 129,6 (мм);

 

 Тосн.св6 =  =  = 16,411 (мин)  16,4 (мин);

 

 Тосн.св8 =  =  = 6,493 (мин)  6,5 (мин);

 

 Т = Тосн.св6 + Тосн.св8 + Тп + Тв + Тд + Тз;

 

 Т = 15 + 16,4 + 6,5 + 20 + 15 + 20 = 92,9 (мин) – 1 ч. 33 мин.

 

3.5 Расчет массы наплавленного  металла

 

G = FL;

 

G6 = 0,9  313,6  7,85 = 2215,6 (г);

 

G8 = 0,9  129,6  7,85 = 915,6 (г);

 

 Gобщ = 2215,6 + 915,6 = 2131,2  2 (кг) 130 (г).

 

3.6 Контроль качества сборки  и сварки

 

Контроль качества сварочных  работ. Он начинается еще до того, как  сварщик приступит к сварке к  сварке. Проверяют качество основного  материала, который должен соответствовать  требованиям сертификата. При наружном осмотре проверяют отсутствие на металле окалины, ржавчины, трещин, расслоения.

 

Контроль качества сварочной  проволоки.

 

 Каждая бухта сварочной  проволоки должна иметь бирку,  на которой указан товарный  знак предприятия – изготовителя.

 

Контроль сборки

 

 В собранном узле  контролируются: зазоры между кромками  свариваемых деталей, отсутствие  или малая величина которых  приводит к не провару корня  шва, а большая – к прожогам  и увеличению трудоемкости сварки, относительное положение деталей  в узле, правильное положение  прихваток.

 

Контроль качества сварки в готовом изделии

 

 Для этой цели осуществляют:

 

 

 внешний осмотр и  обмер детали;

 

 

 испытание на плотность,  просвечивание рентгеновскими или  гамма-лучами;

 

3. контроль ультразвуком

 

4. магнитные методы контроля;

 

5. механические испытания.

 

Технические условия на сварочную  проволоку

 

 Электродная проволока  при автоматической и полуавтоматической  сварке и сварке в среде  защитных газов является одним  из основных элементов, определяющих  качество сварного соединения. Поэтому  ее выбирают в соответствии  с химическим составом свариваемого  материала, флюса или видам  защитного газа так, чтобы механические  свойства наплавленного металла  были не менее нижнего предела  механических свойств свариваемого металла и имели наименьшую склонность к горячим трещинам. Ввиду этого сварочная проволока должна содержать минимальное количество серы и углерода, а для обеспечения требуемых механических свойств проволока может иметь дополнительные легирующие элементы. Также следует учитывать марку применяемого флюса.