Файл: Лекция 14 Подготовка кромок. Сборка деталей, определение величины зазора. Инструмент для выполнения измерений ушс3.docx

СОДЕРЖАНИЕ

Что такое шаблон сварщика

Устройство универсального шаблона сварщика УШС-3

Как пользоваться УШС-3

Установочные механизмы

Крепежные приспособления

Универсальные варианты

Параметры режима сварки

Основные параметры дуговой сварки.

Выбор диаметра электрода.

Выбор силы тока.

Способы сварки листового металла Металлические листы средней толщины варятся ступенчатым способом. Вся полоса сварки условно делится на участки по 10-20 см, после чего эти участки провариваются попеременно. Каждый последующий шов перекрывает предыдущий шов на 1 см. Такая технология позволяет избежать температурных деформаций металла.Сварка тонких листов металлаобычно производится встык, с отбортовкой кромок. Также допускается соединение встык на подкладке, без отбортовки. Существует сварка цилиндрических изделий. Например, приварка к отбортованному днищу цилиндрического корпуса или приварка к отбортованному корпусу днища.Сварка толстого металла (более 4 мм) выполняется в несколько проходов. Это так называемая многослойная сварка. Сварной шов заполняется несколько раз. Перед наложением каждого последующего слоя производится очистка слоя предыдущего от окалины. Многослойная сварка является более надежной, но ведет к увеличению расходных материалов. Подготовка листового металла к сварочным работам Все изделия в местах кромок и прилегающих к ним участков должны быть тщательным образом очищены от краски, загрязнений, масла, ржавчины, окалины и влаги. Очистку производят металлической щеткой, болгаркой или пламенем горелки. Лучший результат дает симбиоз этих способов. Кромки обрабатываются при помощи шлифовальной машины или фрезерного станка.Они должны быть скошены под небольшим углом для соблюдения технологии сварочных работ. Качественная сварка листового металла встык невозможна без соответствующей обработки кромок. Сборка изделий под сварку В зависимости от конструкции будущего изделия производится сборка деталей и их крепление между собой посредством различных приспособлений. Для скрепления листов используются струбцины, клинья, фиксаторы, рычаги, стяжные уголки. Для плотного стягивания изделий применяются домкраты. В условиях цеха сварка листовой сталиобеспечивается специальными прижимными механизмами.Для обеспечения неподвижности шва изделия скрепляют прихватками. Их размер зависит от толщины листового металла и общей протяженности шва. Для тонких листов длина прихватки составляет до 0,5 см, а для толстого металла может доходить до 3 см. При толщине металла 1 см и более прихватки обычно не используются.В этом случае применяются клиновые стяжки, допускающие незначительные смещения деталей в процессе сварки. Также могут быть использованы угольники и стяжные планки. Технология сварки листового металла Сварка прокатного металла может быть осуществлена встык или с нахлестом. Вертикальные швы рекомендуется выполнять стыковыми, а круговые поясные соединения лучше делать с нахлестом. Первым делом провариваются поперечные швы, а уже затем идет работа над продольными швами.Зазоры между соединяемыми изделиями должны быть около 1 мм. Это необходимо для предотвращения деформации изделий. Рекомендуется выполнять сварку листового металла от середины, постепенно направляясь к краям.Сварка выполняется под углом 70-90 градусов. В таком положении идет максимальный провар шва.Выполняя сварку любого листового металла согласно рекомендациям, получают качественные сварные изделия надлежащей крепости.Видео: https://yandex.ru/video/preview/?filmId=11456190060612703932&textЛекция № 20: Наплавка дефектов под механическую обработку.Наплавка — это процесс нанесения при помощи сварки слоя металла на поверхность изделия. Путем наплавки получают изделия с износостойкими, кислотоупорными, жаростойкими, антифрикционными и тому подобными свойствами. Наплавку применяют при изготовлении новых и восстановлении изношенных деталей. В настоящее время в промышленности используется боль­шое количество различных видов наплавки.Ручная дуговая наплавка. Наплавка выполняется металлическими плавящимися одиночными электродами, пучком элек­тродов, лежачими пластинчатыми электродами, трубчатыми электродами, дугой прямого и косвенного действия и трех­фазной дугой.Наплавку электродами можно выполнять во всех простран­ственных положениях. Она выполняется путем последователь­ного наложения валиков, наплавляемых при расплавлении электрода, на поверхность изделия. Наплавляемая поверхность при этом должна быть чистой (зачищена до металлического блеска). Поверхность каждого наложенного валика и место для наложения следующего валика также тщательно зачи­щают от шлака, окалины и брызг.Для получения сплошного монолитного слоя наплавлен­ного металла каждый последующий валик должен перекры­вать предыдущий на 1/3—1/2 своей ширины.Толщина однослойной наплавки составляет 3 — 6 мм. Если необходимо наплавить слой толщиной более 6 мм, перпендикулярно первому наплавляют второй слой валиков. При этом первый слой валиков должен быть тщательно очищен от брызг, окалины, шлаковых включений и других загрязнений.Дуговая наплавка под флюсом. По способу выполнения может быть автоматической или полуавтоматической, а по количеству применяемых проволок — одноэлектродной и мно­гоэлектродной. Применяемые для наплавки под флюсом на­плавочные проволоки по конструкции разделяют на сплошные XI порошковые, а по форме — на круглые и ленточные.Дуговая наплавка в защитных газах вольфрамовым (неплавящимся) и проволочным металлическим (плавящимся) элек­тродом. Для защиты дуги используют аргон, азот, водород и уг­лекислый газ.Производительность труда при наплавке оценивают массой или площадью (размерами) наплавленного металла.Вибродуговая наплавка. Эта наплавка является разновид­ностью электрической дуговой наплавки металлическим элек­тродом и выполняется путем вибрации электрода. Амплитуда вибрации находится в пределах от 0,75 до 1,0 диаметра электродной проволоки.Электрошлаковая наплавка. Отличительной особенностью этого способа наплавки является высокая производительность, при которой могут быть достигнуты не только десятки, но и сотни килограммов наплавленного металла в час. Наплавка производится с принудительным формированием металла за один проход. Электроды применяются практически любого сечения: прутки, пластины и т. п. Глубину проплавления основного металла можно регулировать в широких пре­делах.Наплавка открытой дугой. Для этой цели применяют по­рошковую проволоку с внутренней защитой, которая позво­ляет расширить область применения механизированной изно­состойкой наплавки. При наплавке этой проволокой применение флюса или защитного газа не требуется, поэтому способ отличается простотой и маневренностью и создается возмож­ность восстановления деталей сложной формы, глубоких внут­ренних поверхностей, деталей малых диаметров и пр. В на­стоящее время имеются различные конструкции аппаратуры, а также разработана технология упрочения деталей широкой номенклатуры. Расход проволоки составляет 1,15—1,35 кг на 1 кг наплавленного металла. Производительность при полу­автоматической наплавке повышается в 2 — 3 раза по срав­нению с наплавкой штучными электродами.Плазменная наплавка. При плазменной наплавке источни­ком тепла является высокотемпературная сжатая дуга, полу­чаемая в специальных горелках. Большое применение получи­ли плазменные горелки с дугой прямого действия, горящей между неплавящимся вольфрамовым электродом и наплав­ляемым изделием. Иногда применяют горелки комбинированного  типа,   в   которых   от   одного   Электрода   одновременно горят две дуги — прямого и косвенного действия.Присадочным материалом при этом способе наплавки служит проволока, лента, порошок и пр. Практический ин­терес представляет прежде всего наплавка с присадкой мелко­зернистого порошка. В этом случае применяется плазменная горелка комбинированного типа. Порошок при помощи транс­портирующего газа подается из питателя в горелку и там вдувается в дугу. За время пребывания в дуге большая часть порошка успевает расплавиться, так что на наплавляемую поверхность попадают уже капельки жидкого присадочного материала. Область применения наплавки: различные прокатные валки сталепрокатных станов, перед запуском в эксплуатацию наплаваются новым слоем (проволокой ЗХ2В8); уплотнительные поверхности задвижек пара и воды наплавляются новыми хромоникелевым сплавом; поршни и штоки гидравлики горных машин наплавляются в процессе изготовления бронзовой (антифрикционной) проволокой Бр. КМЦ-3-1; крестовины железнодорожный путей; опорные ролики рольгангов, тележек, тракторов и экскаваторов (гусеничных); колеса мостовых кранов, штампы вырубные; выхлопные клапаны автомобильных двигателей (слоем Х20Н80Т - нихром); ножи плужных лемехов; детали экскаваторов и землесосов; засыпные аппараты доменных печей; режущий инструмент и т. д.Наплавка износостойкими сплавами повышает твердость и износоустойчивость деталей. Применение наплавки снижает расход дорогих и дефицитных легированных сталей. Лучше всего наплавке поддаются углеродистые, содержащие не более 0,6% углерода, хромоникелевые и ванадиевые стали.Марганцовистые, хромомолибденовые, кремнистые и другие стали, склонные к закалке и трещинам при нагреве, а также чугун труднее поддаются наплавке и требуют предварительного подогрева.Для получения ровной хорошей наплавки, без трещин, отслоений и пор необходимо, чтобы наплавляемый сплав имел более низкую температуру плавления, чем основной металл, а коэффициент его линейного расширения был близок к таковому для основного металла. Имеет значение также и способ наплавки.Для наплавки применяют зернистые и порошковые наплавочные смеси, литые сплавы в виде прутков, металлические электроды с легирующим покрытием, порошковую проволоку, керамические легирующие флюсы, трубчатые наплавочные электроды, стальную наплавочную проволоку.Из износостойких сплавов нашли широкое применение следующие:Сталинит М (ГОСТ 11546—65) порошкообразный применяют для наплавки электродуговым способом быстроизнашивающихся стальных и чугунных деталей. Химический состав сталинита М следующий (%): хрома 24—26, марганца 6—8,5, углерода 7—10, кремния до 3, ceры до 0,5, фосфора до 0,5, железа — остальное. Сталинит изготовляют из феррохрома марки ХР-6, ферромарганца марки МН-6, нефтяного кокса и чугунной стружки, смешивая их в пропорциях, обеспечивающих указанный выше химический состав порошка сталинита. Твердость наплавки сталинитом составляет не менее 75 HRA или 52 HRC. Насыпной вес сталинита должен быть в пределах 2,70—2,75 Г/см3.Вокар — зернистая смесь измельченного вольфрама и углерода (из сахара). В структуре наплавки дает раствор высокотвердых карбидов вольфрама в железе. Это дорогой сплав, применяемый в основном для наплавки бурового инструмента. Твердость 1-го слоя 56—58, 2-го слоя — 61—63 HRC.Для наплавки бурового инструмента применяют релиты — трубчато-зерновые сплавы ТЗ на основе вольфрама. Зерна релита содержат около 3% углерода, который с основной массой вольфрама (97%) образует карбиды WC и W2C. Наплавленный слой состоит из частиц карбидов вольфрама и связующего сплава углерод-железо-вольфрам. Твердость наплавленного слоя составляет 70—90 HRA в зависимости от способа наплавки.В и с х о м — дешевый зернистый сплав, не содержащий вольфрама. Содержит 6% углерода, 15% марганца, 5% хрома, остальное— железо (чугунная стружка). Широко используется в сельхозмашиностроении для наплавки лемехов, плугов, дисков и зубьев борон и пр. Твердость наплавки 250—320 НВ.Боридная порошковая смесь содержит 50% боридов хрома и 50% железного порошка. Дает хрупкий наплавленный слой. Применяется для наплавки деталей, работающих в условиях абразивного износа. Твердость наплавки 82—84 HRA.Литые износостойкие сплавы имеют температуру плавления 1260—1300° С и представляют собой твердый раствор карбидов хрома в кобальте (стеллиты) или в никеле и железе (сормайты). Сплавы на железной основе более хрупки, но дешевле, чем сплавы на никелевой и кобальтовой основе. Стеллиты имеют большую вязкость, коррозионную стойкость и лучшие наплавочные свойства, чем сормайты. Литые сплавы применяют для наплавки инструмента, ножей для резки металла, штампов, конусов, загрузочных устройств доменных печей и других подобных деталей.Сормайт № 1 не требует термообработки после наплавки и может обрабатываться резцом. Сормайт № 2 менее хрупок, чем сормайт № 1 и после отжига может обрабатываться резцом; после закалки приобретает высокую твердость.При наплавке дают твердость (HRC): стеллит В2К—46-48; стеллит ВЗК—42-43; сормайт № 1-49-54; сормайт № 2-40-45. Литые сплавы применяются в прутках диаметром 5—6 мм, длиной 250 мм. Содержание серы и фосфора не должно превышать в сумме 0,08%.деталей. Для наплавки прутковым сормайтом рекомендуется применять газовую или электродуговую наплавку, для порошкового — нагрев токами высокой частоты. Химический состав сормайта следующий (%): хрома 25—31, никеля 3— 5, углерода 2,5—3, кремния 2,8—3,5, марганца до 1,5, серы до 0,07, фосфора до 0,08, железа — остальное. Твердость поверхностного слоя наплавки сормайтом равна 73—74 HRA или 48—50 HRC.ГОСТ 10051—62 предусматривает 25 типов наплавочных электродов, обеспечивающих твердость наплавленного слоя от 25 до 65 HRC. Этот ГОСТ устанавливает также химический состав наплавленного металла и соответствующее обозначение для электрода каждого типа, например, ЦН-5-ЭН-20Х12-40-5.0 расшифровывается так: ЦН-5 — марка электрода; буквы ЭН — электрод наплавочный; 20X12-40-5,0 обозначает содержание в наплавке в среднем 0,20% углерода, 12%) хрома, 40 HRC — твердость; 5 —диаметр проволоки в мм. Если в обозначении электрода стоит буква У, то цифра после нее обозначает содержание углерода в наплавке з десятых долях процента. Например, ЭН-У30Х23Р2С2ТГ-55 означает, что наплавка содержит: 0,3% углерода, 23% хрома, 2% бора, 2% кремния, 1% титана и марганца, твердость 55 HRC.Широкое распространение получили наплавочные электроды Московского опытно-сварочного завода. Характеристика и области применения их указаны в табл. 31.Для наплавки резцов, фрез и других инструментов применяют также электроды марок ЦИ-1М, ЦИ-1У, ЦИ-1Л, РК-2, дающие в наплавке металл типа быстрорежущей стали и допускающие термообработку для получения твердости до 62—65 HRC.Электроды ЦИ-1М имеют стержень из проволоки Св-08А и покрытие следующего состава: 23% мела, 16% плавикового шпата, 1,5% графита, 1,5% ферромарганца, 1,5% ферросилиция, 10% феррохрома, 5,2% феррованадия, 40,3% ферровольфрама, 1% алюминия, 30—35% жидкого стекла к весу сухой смеси.НАПЛАВКА ЗЕРНИСТЫХ И ПОРОШКОВЫХ СПЛАВОВ (дуговая) — ручная наплавка угольным электродом, состоящая в том, что зернистые и порошковые твердые сплавы (сталинит, вокар и т.п.) насыпают на наплавляемую поверхность слоем в несколько миллиметров, а затем расплавляют сварочной дугой, горящей между неплавящимся угольным или графитовым электродом и слоем сплава на детали. Этот способ рекомендуется для наплавки небольших поверхностей с высокой твердостью. Например, сплавом вокар наплавляют буровой инструмент для глубокого бурения нефтяных скважин. На рисунке показана схема наплавки режущей кромки ножа зернистым сплавом угольным электродом: 1 — графитовая или медная подкладка; 2 — слой зернистого сплава; 3 — угольный электрод; 4 — наплавляемая деталь. Технологический процесс наплавки начинается с подготовки детали, для этого ее тщательно очищают от грязи, масла, краски. Рекомендуется по­верхности, подлежащие наплавке, обжигать газовыми горелками. Применяют также промывку горячим раст­вором щелочи с последующей промыв­кой горячей водой, очистку стальной щеткой. Для предупреждения боль­ших внутренних напряжений и образования трещин часто наплавляемые детали подогревают до температуры, зависящей от основного и наплав­ляемого металла. Технологические приемы и режимы наплавки зависят от формы и размеров деталей, также от толщины и требуемых свойств наплавляемого слоя.Большое значение для качества наплавляемого слоя имеют доли участия основного и присадочного металлов в формировании слоя. Доля участия основного металла зависит от способа наплавки и особенно от режима. Например, при наплавке под флюсом влияние режима на качество наплавляемого слоя больше, чем при ручной наплавке покрытыми электро­дами, что объясняется большим проплавлением основного металла. Преимуществом наплавки порошковой проволокой (или лентой) является меньшая плотность тока, что обеспе­чивает меньшую глубину проплав­ления основного металла и, как следствие, меньшее перемешивание его с наплавляемым металлом.При нанесении слоя в виде от­дельных валиков должно быть обеспечено оптимальное перекрытие валиков: при ручной наплавке на 0,30…0,35ширины, а при автомати­ческой и полуавтоматической на0,4… 0,5ширимы валика.Ручную дуговую наплавку произ­водят электродами диаметром стержня4…5 мм. Сварочный ток составляет160…250 А. Напряжение дуги —22…26 В. Наплавку производят корот­кой дугой постоянным током обратной полярности. При наплавке (особенно электродами ОЗН) перегрев наплав­ленного слоя не допускается. Для это­го слой наплавляют отдельными вали­ками с полным последовательным охлаждением каждого валика.Зернистые порошковые смеси наплавляют с помощью угольного электрода. На подготовленную поверхность насыпают тонкий слой флюса (прокаленной буры)толщиной0,2…0,3 мми слой порошковой смеси тол­щиной3…7 мм, шириной не более 50 мм. При большей ширине нап­лавляют несколько полос. Слой раз­равнивают и слегка уплотняют. Нап­лавку производят плавными попереч­ными движениями угольного электро­да вдоль наплавляемой поверхности. Скорость перемещения должна обес­печивать сплавление наплавляемого сплава с основным металлом. Ток постоянный, прямой полярности. При диаметре электрода10… 16 мм сварочный ток составляет200…250 А при напряжении дуги24…28 В. Длину дуги поддерживают в пределах 4…8 мм.Размеры электродов для наплавкиЭскиз электрода: 1 - стержень; 2 - участок перехода; 3 - покрытие; 4 - контактный торец без покрытия Классификация электродов для наплавки (по ГОСТ 9466-95)Условное обозначение электродов для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами -Н (индекс в условном обозначении)По толщине покрытия электроды для наплавки подразделяются:с тонким покрытием - М (D/d ≤ 1,20)со средним покрытием - С (1,20 < D/d ≤ 1,45)с толстым покрытием - Д  (1,45 < D/d ≤ 1,80)с особо толстым покрытием - Г  ( D/d > 1,80),где: D - диаметр покрытия, d - диаметр электрода, определяемый диаметром стержня.По виду электродного покрытия наплавочные электроды подразделяются:с кислым покрытием - А;с основным покрытием - Б;с целлюлозным покрытием - Ц;с рутиловым покрытием - Р;с покрытием смешанного вида - соответствующее двойное условное обозначение;с прочими видами покрытий - П.При наличии в составе покрытия железного порошка в количестве более 20 % к обозначению вида покрытия электродов добавляется буква Ж.По допустимым пространственным положениям наплавки электроды подразделяются:для всех положений - 1;для всех положений, кроме вертикального сверху вниз - 2;для нижнего, горизонтального на вертикальной плоскости и вертикального снизу вверх - 3;для нижнего и нижнего в лодочку - 4По роду и полярности применяемого при наплавке тока, по номинальному напряжению холостого хода используемого источника питания сварочной дуги переменного тока частотой 50 Гц электроды для наплавки подразделяются: Цифрой 0 - электроды для наплавки только на постоянном токе обратной полярности.Пример условного обозначения электродов для наплавки (на этикетках, в маркировке коробок, пачек и ящиков):Электроды типа Э-11Г3 по ГОСТ 10051-75, марки ОЗН-300У, диаметром 4,0 мм, для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами Н, с толстым покрытием Д, обеспечивающие среднюю твердость 300HB (HRCэ 33; 

Дефекты сварных соединений

Контроль квалификации сварщиков

5. Контроль подготовки изделий под сварку, сварочного оборудования и технологии сварки

Методы проверки

Внешний осмотр

Капиллярный метод

Проверка сварных соединений на проницаемость

Магнитная дефектоскопия

Ультразвуковая дефектоскопия

Радиационный метод