Добавлен: 29.10.2023
Просмотров: 204
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
21
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ ления газов достаточно наличия естественной вытяжной вентиляции на рабо- чем месте сварщика.
8. Из-за того, что дуга находится под флюсом, она не видна оператору, следовательно, исключено её воздействие на глаза, поэтому, не требуется спе- циальной маски или очков для защиты глаз.
К недостаткам такого вида сварки можно отнести возможность сварки швов только в нижнем положении, или при небольших наклонах сварных кромок, на угол не более 15 °C. Также затруднено применение автоматиче- ской сварки в монтажных условиях. Эти недостатки обусловлены недостаточ- ной маневренностью сварочных автоматов из-за их конструктивных особен- ностей. Но со временем, по мере развития сварочной техники и технологии подобный недостаток будет устранён.
1.3.3 Сварка в защитных газах
Сварка в защитных газах - один из распространенных способов сварки плавлением. По сравнению с другими способами он имеет ряд преимуществ, из которых главные: возможность визуального, в том числе и дистанционного, наблюдения за процессом сварки; широкий диапазон рабочих параметров ре- жима сварки в любых пространственных положениях; возможность механиза- ции и автоматизации процесса, в том числе с применением робототехники; высокоэффективная защита расплавленного металла; возможность сварки ме- таллов разной толщины в пределах от десятых долей до десятков миллимет- ров.
Сварка в защитных газах (СЗГ) - общее название разновидностей дуго- вой сварки, осуществляемой с вдуванием через сопло горелки в зону дуги струи защитного газа. В качестве защитных применяют: инертные (Аr, Не), активные (СO
2
, O
2
, N
2
, Н
2
).
22
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
Рисунок 4 - Схема сварки в защитных газах
При сварке плавящимся электродом в защитном газе (рисунок 4) в зону дуги, горящей между плавящимся электродом (сварочной проволокой) и из- делием через сопло подаётся защитный газ, защищающий металл сварочной ванны, капли электродного металла и закристаллизовавшийся металл от воз- действия активных газов атмосферы. Теплотой дуги расплавляются кромки свариваемого изделия и электродная (сварочная) проволока. Расплавленный металл сварочной ванны, кристаллизуясь, образует сварной шов. При сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей для защиты расплавленного электродного металла и металла сварочной ванны чаще всего применяют уг- лекислый газ и смеси аргона с углекислым газом до 30%. Аргон и гелий в ка- честве защитных газов применяют только при сварке конструкций ответ- ственного назначения. Сварку в защитных газах выполняют плавящимся и не- плавящимся металлическими электродами. В некоторых случаях для сварки используют неплавящийся угольный или графитовый электрод. Этот способ применяют при сварке бортовых соединений из низкоуглеродистых сталей толщиной 0,3-2,0 мм (например, канистр, корпусов конденсаторов и т. д.).
Так, как сварку выполняют без присадки, содержание кремния и марганца в металле шва невелико. В результате прочность соединения составляет 50-70% от прочности основного металла. При автоматической и полуавтоматической сварке плавящимся электродом швов, расположенных в различных простран-
23
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ ственных положениях, используют электродную проволоку диаметром до 1,2 мм, а при сварке швов, расположенных в нижнем положении - проволоку диаметром 0,8-1,6 мм. Структура и свойства металла швов и околошовной зо- ны в низкоуглеродистых и низколегированных сталях зависят от использо- ванной электродной проволоки, состава и свойств основного металла и режи- ма сварки (термического цикла сварки, доли участия основного металла в формировании шва и формы шва). Влияние этих условий и технологические рекомендации примерно такие же, как и при ручной дуговой сварке и сварке под флюсом. На свойства металла шва влияет качество углекислого газа. При повышенном содержании азота и водорода, а также влаги в газе в швах могут образовываться поры. При сварке в углекислом газе влияние ржавчины незна- чительно. Увеличение напряжения дуги, повышая, угар легирующих элемен- тов, ухудшает механические свойства шва.
Сварка низкоуглеродистых и низколегированных сталей в аргоне при- меняется довольно редко, так как эти стали хорошо свариваются под флюсом и в углекислом газе, и лишь в исключительных случаях, когда требуется по- лучение швов высокого качества, используется инертный газ.
При применении чистого аргона для сварки конструкционных сталей соединения характеризуются недостаточной стабильностью и неудовлетвори- тельным формированием шва. Добавление к аргону небольшого количества кислорода или углекислого газа существенно повышает устойчивость горения дуги и улучшает формирование шва. Растворяясь в жидком металле и скапли- ваясь преимущественно на поверхности, кислород значительно снижает его поверхностное натяжение. Поэтому для сварки сталей применяют не чистый аргон, а смеси с кислородом или углекислым газом [6].
Высокие технологические свойства при сварке сталей обеспечиваются при добавлении к аргону до 1-5% кислорода. При применении кислорода по- нижается критический ток, при котором капельный перенос переходит в струйный; дуга горит стабильно, обеспечивая сварку небольших толщин.
Кислород способствует увеличению плотности металла шва, улучшению
24
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ сплавления, уменьшению подрезов и увеличению производительности про- цесса сварки. Кислород снижает содержание углерода в металле шва до более низкого уровня. Избыток кислорода в защитном газе приводит к образованию пор в металле шва.
Для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей может так- же применяться аргон с добавкой 10 - 20% углекислого газа. Углекислый газ способствует устранению пористости в швах и улучшению формирования шва.
Широкий диапазон применяемых защитных газов обусловливает боль- шое распространение этого способа как в отношении свариваемых металлов, так и их толщин (от 0,1 мм до десятков миллиметров).
Основными преимуществами рассматриваемого способа сварки являют- ся следующие:
1. Высокое качество сварных соединений на разнообразных металлах и их сплавах разной толщины, особенно при сварке в инертных газах из-за ма- лого угара легирующих элементов;
2. Возможность сварки в различных пространственных положениях;
3. Отсутствие операций по засыпке и уборке флюса и удалению шлака;
4. Возможность наблюдения за образованием шва, что особенно важно при механизированной сварке;
5. Высокая производительность и легкость механизации и автоматиза- ции процесса;
6. Низкая стоимость при использовании активных защитных газов.
К недостаткам способа относятся: необходимость применения защит- ных мер против световой и тепловой радиации дуги; возможность нарушения газовой защиты при сдувании струи газа движением воздуха или при забрыз- гивании сопла; потери металла на разбрызгивание, при котором брызги проч- но соединяются с поверхностями шва и изделия; наличие газовой аппаратуры и в некоторых случаях необходимость водяного охлаждения горелок.
25
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
1 2 3 4 5 6
1.4 Выбор способа сварки и сварочных материалов
В данном проекте для сборки балки (прихватки) и стеллажа в дальней- шем используется полуавтоматическая сварка в среде защитных газов (Corgon
20), а для сварки балки задействуется автоматическая сварка под флюсом, что диктуется технологической целесообразностью и высокой производительно- стью.
Для автоматической сварки под флюсом выбираем флюс ОСЦ-45.
Флюс ОСЦ-45 предназначен для механизированной дуговой сварки и наплавки изделий широкой номенклатуры изделий из низкоуглеродистых ста- лей. Сварочный флюс ОСЦ-45 применяется для автоматической сварки, при этом отмечается устойчивость горения дуги. Разрывная длина дуги до 13 мм, формирование шва достаточно удовлетворительное, склонность к образова- нию трещин и пор низкая. Этот флюс можно использовать при сварке стали
16ГС, т.к. он подходит по химическому составу (таблица 5).
Таблица 5 – Химический состав флюса ОСЦ-45, %, ГОСТ 9087 – 69 [26]
SiO2
MnO
CaF2
CaO
MgO
Al2O3
Fe2O3
S
P от 38,0 до
44,0 от 38,0 до 44,0 от 4,0 до 5,5 до 6,5 до 2,5 до 4,5 до 2,0
Не более
0,15 0,12
Также для автоматической сварки под флюсом используем проволоку
Св-08А.
Это сварочная холоднотянутая проволока из низкоуглеродистой стали для сварки (наплавки) и изготовления электродов.
Таблица 6 - Химический состав в Св-08А, % ГОСТ 2246-70 [27]
C
Si
Mn
Ni
S
P
Cr
N
Al до 0,1 до 0,03 0,35 –
0,6 до 0,25 до 0,03 до 0,03 до 0,12 до 0,01 до 0,01
Для дуговой сварки в среде защитных газов подберём проволоку Св-
08ГС и защитный газ (Corgon20).
26
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
Проволока Св-08ГС
Высококачественная проволока, низкое содержание серы и фосфора.
Содержание марганца в проволоке компенсирует углерод и придаст проч- ность сварному шву.
Таблица 7 - Химический состав материала Св-08ГС, % ГОСТ 2246 – 70 [27]
C
Si
Mn
Ni
S
P
Cr
N до 0,1 0,6 – 0,85 1,4 – 1,7 до 0,25 до 0,025 до 0,03 до 0,2 до 0,01
Выбор защитного газа также важен для достижения наилучшего резуль- тата, как и выбор присадочного материала, оборудования и высокая квалифи- кация сварщика. Правильный выбор защитного газа во многом определяет, как механические свойства, так и внешний вид сварного соединения, а также наличие брызг и шлака при сварке. Для сварки балки коробчатого сечения выберу смесь газов CORGON 20. Она представляет собой смесь на основе ар- гона (Ar - 80%, CO
2
-20%), разработанная для получения значительно лучших результатов по сравнению со сваркой в среде чистой двуокиси углерода
(СО2).
Сварочная смесь CORGON имеет значительные преимущества в ис- пользовании:
1. Лучшее качество. Механические свойства сварного шва сильно зави- сят от типа защитного газа. Использование защитных газовых смесей
CORGON уменьшает количество оксидных включений и измельчает зерно, тем самым улучшая микроструктуру металла. Высокая усталостная проч- ность, меньшее разбрызгивание и поверхностный шлак, лучший внешний вид являются весомыми аргументами в пользу газовых смесей CORGON.
2. Лучшая форма сварного шва и внешний вид деталей.
3. Выше прочность сварки. Выше ударная вязкость.
4. Меньшее тепловложение. Меньшее коробление изделий.
27
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
5. Меньшее разбрызгивание металла при сварке. Меньше зачистных ра- бот.
6. Меньше поверхностного шлака. Проще обработка поверхностей под покраску или оцинковку.
7. Отсутствие резких изломов и концентраторов напряжений.
8. Меньше риск прожога тонкостенных деталей.
9. Более высокая производительность.
10. Возможна большая скорость сварки. Меньшие сроки изготовления готовых изделий.
11. Более экономное использование дорогой сварочной проволоки.
12. Не требуется подогрев редуктора.
13. Высокая стабильность дуги. Больший допустимый диапазон регули- ровок.
14. Меньше брака. Даже менее квалифицированные сварщики показы- вают хорошую сварку.
15. Экономия денежных средств.
16. Лучшие условия труда.
17. Снижение валовых выделений сварочных аэрозолей, дыма и вред- ных газов.
18. Снижение уровней шума и запыленности рабочей среде [8].
1.5 Описание технологического процесса изготовления заданной
сварной конструкции
Таблица 8 – Технологическая последовательность изготовления «стеллажа для промышленного склада»
№ п/п
Наименование операции
Содержание операции
Используемое обору- дование и режимы
1 2
3 4
1
Транспортиров- ка
Доставка листов металла со склада на заготовительные участки цеха
Портальный кран с электромагнитными захватами
2
Очистка
Очистку применяют для удаления с поверхности металла средств консер- вации, загрязнений, смазочно-
Пескоструйный аппа- рат Contracor DBS 25
RC,
28
Изм. Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ДП 44.03.04.080 ПЗ
Продолжение таблицы 8 1
2 3
4 охлаждающих жидкостей, ржавчи- ны, окалины, заусенцев, грата и шла- ка. щетка металлическая
3
Правка
Листы металла для балки выправ- лять на листоправильных машинах в холодном состоянии
Листоправильная ма- шина LP4 4
Разметка
Произвести разметку листов метал- ла для резки по указанным размерам.
- Рулетка ГОСТ 443-
76, - угольник повероч- ный,
-линейка;
-штангенциркуль;
-маркер (мел);
5
Резка
Резку произвести при помощи плазменной установки по разметке.
Машина для плазмен- ной резки ESAB EA-
GLE
6
Зачистка
Зачистить кромки металла перед сборкой и сваркой
Ручные пневматиче- ские и электрические машины
7
Сборка балки
Прихватки полок и стенок сварного изделия выполнить полуавтоматиче- ской сваркой в среде защитных газов.
Длина 20 мм через 250 мм.
Установить выводные планки.
Кран-балка, инвер- торный сварочный ап- парат EWM Phoenix
355 Puls.
I = 126±3 А
U = 20±2 B d
эл
= 1,2 мм
8
Сварка балки
Установить сварочный аппарат на начало стыка в положение для свар- ки. Настроить сварочный аппарат на необходимый режим сварки. Сварку выполнить под флюсом.
Сварочный трактор
KA 4-UPDG, источник тока для сварки под флюсом GTH 802. Ре- жимы
I= 330±5 А
U= 32±2B
V
св
= 21±2 м/ч d
эл
= 2 мм.
9
Зачистка
Зачистить сварные швы от брызг и шлака, срезать выводные планки.
Ручные пневматиче- ские и электрические машины
10
Правка
Произвести правку коробления сварной балки. Подать балку к месту правки, установить балку на рольганг
Кран мостовой, стро- пы, гидродомкраты