Изм. Лист докум. Подпись Дат Лист 2 дп 44. 03. 04. 719 Пз разраб. Буртник Провер
 Скачать 1.38 Mb.
|
|
1.5 Выбор сварочных материалов Присадочная проволока и флюс Выбор сварочных материалов выполняют из условия получения металла шва равнопрочному основному, имеющего свойства (жаростойкость, жаропрочность, коррозионную стойкость и др.) не уступающие основному металлу. Так как химический состав металла шва тесно связан с химической активностью флюса и составом сварочной проволоки, флюс для сварки различных марок углеродистой и низколегированной стали и марку проволоки выбирают одновременно, т.е. выбирают систему флюс- проволока. Для предупреждения образования в швах пор металл должен содержать не менее 0,2 – 0,4% кремния [2]. Выбираем сварочную проволоку Св – 08А. Химический состав проволоки Св – 08А по ГОСТ 2246 – 70 приведен в таблице 1.3. Таблица 1.3 – Химический состав проволоки Св – 08А, %, ГОСТ 2246 – 70 [22] Углерод Кремний Марганец Хром Никель Сера Фосфор до 0,10 до 0,3 от 0,35 до 0,60 до 0,12 до 0,25 до 0,03 до 0,03 Низкоуглеродистая электродная проволока используется в сочетании с высокомарганцовистым (35-45% MnO) флюсом с высоким содержанием кремнезема (40-45% SiO 2 ). Легирование шва кремнием и марганцем происходит за счет кремний- марганцевовосстановительных процессов, количество восстанавливаемого из флюса в шов легирующего элемента сравнительно не велико (Si ≤0,5; Mn≤0,9). [2] 21 Изм. Лис № докум. Подпись Дата Лис ДП 44.03.04.719 ПЗ Для сварки углеродистых и низколегированных сталей наиболее широко используются широко распространенные флюсы АН-348А и ОСЦ- 45. Флюс АН-348А предназначен для механизированной сварки и наплавки конструкций из низкоуглеродистых нелегированных и низколегированных сталей, нелегированной и низколегированной проволокой марок Св-08, Св-08ГА, при температурах эксплуатации конструкций до – 40 0С. Флюс с содержанием Fe 2 O 3 на верхнем пределе 2- 2,5% рекомендуется только для сварки кремний- и марганце-содержащими проволоками [10] Другие модели (флюс АН-348А) флюса при меньшей устойчивости к ржавчине, выделяют гораздо меньшее количество вредных газов [11]. Химический состав флюса представлен в таблице 1.4. Таблица 1.4 – Химический состав флюса АН 348А, %, ГОСТ 9087 – 69, % [23] SiO 2 MnO CaF 2 CaO MgO Al 2 O 3 Fe 2 O 3 S P Не более от 41,0 до 44,0 от 34,0 до38,0 от 4,0 до 5,5 до 6,5 от 5,0 до 7,5 до 4,5 до 2,0 0,15 0,15 Флюс ОСЦ-45 предназначается для автоматической дуговой сварки широкой номенклатуры изделий. Сварочный флюс ОСЦ-45 применяется для автоматической сварки, при этом отмечается устойчивость горения дуги. Данный флюс широко используют для сварки углеродистых и низколегированных сталей, а также, для наплавки изделий из углеродистых и легированных сталей определенных типов. Строение зерен флюса ОСЦ-45 - зерновидное, цвет коричневый, а их размер варьируется от 0,25мм до 3,0 мм. К плюсам сварочного флюса ОСЦ- 45 можно отнести такие его свойства, как устойчивость к ржавчине, а также он дает достаточно плотные швы, которые устойчивы к появлению трещин 22 Изм. Лис № докум. Подпись Дата Лис ДП 44.03.04.719 ПЗ и пор [6, 11]. Этот флюс содержит меньшее количество фосфора по сравнению с флюсом АН-348 А. Недостатком флюса является выделение в несколько большом количестве фтористых газов, которые являются вредными для человека[6]. Вывод: учитывая большую устойчивость к ржавчине и меньшее содержание фосфора, для сварки нашей конструкций выбираем флюс ОСЦ- 45. Химический состав флюса ОСЦ-45 по ГОСТ 9087 – 81 приведен в таблице 1.5. Таблица 1.5 – Химический состав флюса ОСЦ-45, %, ГОСТ 9087 – 69, % [23] SiO 2 MnO CaF 2 CaO MgO Al 2 O 3 Fe 2 O 3 S P Не более 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 0,15 0,12 Выбор защитного газа Для сборки на прихватки сварочным полуавтоматом ПДГО – 508 У3 по данному проекту, требуется защитная газовая среда. Однокомпонентные защитные газовые среды в индустриально развитых странах не применяются с начала 21 века. Их заменили на многокомпонентные защитные газовые смеси оптимизированного состава. Для качественной защиты дуги используются смеси полученные на основе аргона и гелия. Для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей чаще всего применяют смесь Corgon 18 (прежнее название К18), содержащую 82% аргона и 18% углекислоты. Внедрение в производство сварочных смесей на основе аргона вместо чистой углекислоты, позволило существенно повысить качество сварки на имеющемся оборудовании и без 23 Изм. Лис № докум. Подпись Дата Лис ДП 44.03.04.719 ПЗ изменения технологии. Применение смеси Corgon 18 уменьшает разбрызгивание расплавленного металла за счет увеличения стабильности горения дуги на малых плотностях тока и за счет струйного переноса на значительных сварочных токах. При содержании в смеси более 20% углекислого газа режим струйного переноса становится неустойчивым [7]. Вывод: Для сварки нашей конструкций выбираем смесь Corgon 18 (К18) Таблица 1.5 – Технологическая характеристика защитного газа Corgon 18 [24]. Защитный газ I св , А U д , В Q, кг/ч Y, % a нб , % 82%Ar + 18% CO2 200-210 24-25 3 3,8 0,3 300-310 30-31 5,3 2,9 0,3 1.6 Подготовка сварочных материалов Все сварочные материалы, поступающие на участок сборки и сварки балок, должны быть упакованы согласно требованиям соответствующих стандартов и иметь сертификаты завода – изготовителя, удостоверяющие их качество [3, 6]. Сварочная проволока Сварочную проволоку для сварки под флюсом перед выдачей в производство необходимо очистить от ржавчины, загрязнений, масел. Проволока подвергается обработке на станке очистки и перемотки проволоки путем протягивания ее через вращающийся барабан, заполненный очищающими компонентами (наждак, кирпич и т.д.) с войлочными фильтрами. Для оценки полноты удаления с поверхности проволоки различных загрязнений необходимо протереть один – два раза чистой белой салфеткой поверхность проволоки, салфетка должна остаться 24 Изм. Лис № докум. Подпись Дата Лис ДП 44.03.04.719 ПЗ чистой. Проволока, намотанная в кассеты, не должна иметь резких перегибов. Намотку проволоки в кассеты производят с расчетом на сменную норму. Сварочный флюс Флюс перед применением должен быть просеян для удаления пыли. Флюс должен состоять из однородных по строению зерен без включения инородных частиц. Электроды Перед выдачей в производство электроды должны быть прокалены. Электроды прокаливают в объеме потребности одной смены в электрических печах при температуре 150° - 200°С. После прокалки электроды извлекают из печи и хранят в сушильных шкафах при температуре 80°- 90°С. Неиспользованные в течении 4 часов электроды возвращают в прокалочную печь для повторной прокалки. Прокаливать электроды разрешается не более 3 раз. 1.7 Меры борьбы с напряжениями и деформациями при сварке При сварке металл сварного шва и околошовной зоны нагревается до высоких температур, в результате наблюдается расширение и удлинение свариваемой детали, особенно по оси шва. Одновременно, со стороны менее нагретых частей на разогретую до высоких температур зону воздействует усилия, вызывающие в нагретой зоне деформации укорочения. Значительная часть этой деформации в зоне прилегающей к сварному шву переходит в пластическую деформацию, которая затем, при остывании металла, становится источником возникновения остаточных растягивающих напряжений. Эти напряжения формируют в металле 25 Изм. Лис № докум. Подпись Дата Лис ДП 44.03.04.719 ПЗ скрытый запас энергии, который способен провоцировать разрушение металла околошовной зоны. и способствует активизации процесса коррозии [3, 5].. Для снятия остаточных напряжений после сварки проводят термообработку. Применяют как общий нагрев конструкции (отпуск или отжиг), так и местный неравномерный нагрев [3]. В нашем случае для устранения деформация будет применен способ механической правки, позволяющий получить требуемую геометрию изделия и одновременно снять часть остаточных напряжений за счет реализации скрытой потенции металла (за счет остаточных напряжений) конструкции к деформированию. 1.8 Расчёт режимов сварки Расчет параметров режимов сварки под флюсом низкоуглеродистой стали проведен по методике В.П. Демянцевича (из условий получения заданных геометрических размеров шва и наивысшей производительности) При механизированной дуговой сварке угловые швы сваривают в положении “лодочки” электродом, расположенным вертикально. Эти швы с некоторым приближением можно рассматривать как стыковые с углом разделки 90° (рисунок 3). Рисунок 1.3 – Геометрические размеры шва 26 Изм. Лис № докум. Подпись Дата Лис ДП 44.03.04.719 ПЗ Тип и конструктивные элементы шва принимаются в соответствии с ГОСТ 8713 – 79. По ГОСТ, учитывая толщину металла, вид соединения и условие обеспечения равномерного восприятия швам вертикальной нагрузки выбираем тип сварного соединения Т3. Расчет режима сварки углового шва без разделки кромок начинаем с определения катета сварного шва: толщина полки балки – 20 мм, толщина стойки – 12 мм. Принимаем катет равным толщине более тонкой детали: К=12 мм. При сварке под слоем флюса применяют сварочные проволоки диаметром от 2 до 6 мм изготовляемые в соответствии с требованиями ГОСТ 2246-70, либо по специальным техническим условиям (ТУ). Предварительно определить диапазон диаметров электродной проволоки можно через коэффициент мощности (0,29÷1,1) и принятой глубине проплавления [6]. Для обеспечения перекрытия сварных швов примем глубину проплавления равной 6мм. Рассчитаем диаметр электродной проволоки d эл = (0,29 -1,1) 6 = 1,8 ÷6 мм. Выберем значение диаметра электрода из стандартного ряда 2, 4, 5, 6 мм. Для обеспечения стабильности процесса и высокой производительности предпочтительнее выбирать диаметры из середины ряда. выберем: d эл = 5 мм. Определим допускаемую плотность тока на основании выбранного диаметра электродной проволоки [4] 4 2 j d I сс π = (1.1) где j плотность тока, j = 40 А/мм 2 А I сс 780 4 40 25 14 , 3 = • • = 27 Изм. Лис № докум. Подпись Дата Лис ДП 44.03.04.719 ПЗ Площадь наплавленного металла: 2 2 ), 73 , 0 ( 2 мм e q К F н ⋅ ⋅ + = (1.2) где q – выпуклость сварного шва по ГОСТ 8713-79, мм; e – ширина сварного шва по ГОСТ 8713-79, мм. 2 2 65 ) 73 , 0 14 5 , 1 ( 2 10 мм F н = ⋅ ⋅ + = Напряжение на дуге В d э I Ug св , 05 , 0 20 ⋅ + = (1.3) В Ug 1 37 5 780 05 , 0 20 ± = ⋅ + = ; Вылет электрода: мм d э эл , 10 ⋅ = l (1.4) мм эл 50 5 10 = ⋅ = l ; Коэффициент расплавления При сварке на постоянном токе обратной полярности коэффициент расплавления α р рассчитывается по формуле ч А г I d св э р ⋅ ⋅ ⋅ + = − / , 10 2 , 70 3 , 6 035 , 1 3 α (1.5) 28 Изм. Лис № докум. Подпись Дата Лис ДП 44.03.04.719 ПЗ 6 , 16 780 5 10 2 , 70 3 , 6 035 , 1 3 = ⋅ ⋅ + = − э р α Скорость сварки: ч м F н I V св р св / , 10 3 ⋅ ⋅ ⋅ = γ α (6.6) ч м ч мм V св / 5 , 25 / 25506 65 7810 10 780 6 , 16 3 = = ⋅ ⋅ ⋅ = ; Принимаем скорость сварки – 26 м/ч. Оценка формы углового шва Значение сварочного тока, которое при данной скорости позволяет получить плоские швы, называют критическим. Критическое значение сварочного тока I кр = I 0 + mV св , А (1.7) где I 0 – условное значение тока при нулевой скорости, равное 350 А; m – коэффициент зависящий от диаметра электродной проволоки, А · ч/м, m = 10 А · ч/м. I кр = 350+10·24,6 = 590 А т.к. I св > I кр , то шов будет выпуклый. 29 Изм. Лис № докум. Подпись Дата Лис ДП 44.03.04.719 ПЗ Основные размеры шва при сварке на принятом режиме Погонная энергия сварки q n = (I св · Ug · η э ) V св , Дж/см (1.8) где η э – эффективный КПД нагрева изделия дугой. η э = 0,85 (для сварки под флюсом); см Дж q n / 36613 67 , 0 85 , 0 37 780 = ⋅ ⋅ = ; Коэффициент формы проплавления ( ) св св I Ug d э I К ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ ′ = 01 , 0 19 ϕ , (1.9) где К′ - коэффициент, при плотностях тока меньше 120 А/мм 2 и сварке на постоянном токе обратной полярности равный К′ = 0,367 · j 0,1925 (1.10) К′ = 0,367 · 40 0,1925 = 0,75 ( ) 35 , 1 780 37 5 780 01 , 0 19 75 , 0 = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ = ϕ Глубина проплавления, мм при сварке под флюсом: мм q h пр n P , 076 , 0 ϕ ⋅ = ′ (1.11) 30 Изм. Лис № докум. Подпись Дата Лис ДП 44.03.04.719 ПЗ мм h P 3 , 11 35 , 1 36613 076 , 0 = ⋅ = ′ Рассчитаем ширину шва при рассчитанных параметрах режима сварки: мм h е пр P , ϕ ⋅ ′ = (1.12) мм е 2 , 14 35 , 1 3 , 11 = ⋅ = Заданная ширина сварного шва – 14 мм. Расчетное значение составило 14,2 мм, следовательно подрезов не будет. Высота усиления: мм е F q В , 73 , 0 ⋅ = ′ (1.13) мм q 5 , 1 73 , 0 2 , 14 33 , 15 = ⋅ = ′ Общая высота шва: мм q h Н P ,′ + ′ = (1.14) мм Н 8 , 12 5 , 1 3 , 11 = + = Глубина проплавления притупления h 0 : h 0 = H – ƒ-q , мм (1.15) где ƒ – высота заполнения разделки, т.е. высота наплавленного металла, мм 31 Изм. Лис № докум. Подпись Дата Лис ДП 44.03.04.719 ПЗ мм , F ƒ ! н = (угол разделки 90°) (1.16) где ! y F - площадь наплавленного металла для нормальных швов (без усиления), мм 2 мм 5 50 ƒ = = ; h 0 = 12,8 – 5 – 1,5 = 6,3мм; Глубина проплавления вертикальной стенки S в ,мм: S в = h 0 = 6,3мм; Коэффициент формы углового шва: 2 ≤ = Н е ϕ (1.17) 2 1 , 1 8 , 12 2 , 14 < = = ϕ ; Скорость подачи электродной проволоки: ( ) ч м d F V V Э H св nn / , 4 01 , 0 1 2 ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ = π ψ (1.18) ч м V nn / 5 , 79 25 14 , 3 4 65 24 = ⋅ ⋅ ⋅ = ; Принимаем V nn = 80 м/ч. При расчетных режимах сварки сварной шов будет иметь следующие геометрические размеры ( рисунок 2.2) 32 Изм. Лис № докум. Подпись Дата Лис ДП 44.03.04.719 ПЗ Рисунок 1.4 – Геометрические размеры сварного шва, мм 1.9 Оборудование, оснастка и приспособление Автомат сварочный Для сварки балки рекомендуется использовать сварочный Автомат А- 1416. А-1416 - автомат сварочный подвесной самоходный предназначен для однодуговой сварки и наплавки сплошной проволокой под слоем флюса. Технические характеристики сварочного автомата А-1416: - номинальный сварочный ток………………………….. 1000А - номинальный режим работы, ПВ……………………….. не менее100 % - скорость подачи электродной проволоки……………… 47-509 м/ч - скорость сварки ………………………………………….. 12-120 м/ч - габаритные размеры автомата, мм: - длина, …………………………………………………….. 930 мм - ширина,…………………………………………………… 350 мм - высота…………………………………………………….. 1820 мм 33 Изм. Лис № докум. Подпись Дата Лис ДП 44.03.04.719 ПЗ 1 – кассета для электродной проволоки, 2 – флюсобункер, 3 – флюсопривод для сбора лишнего флюса, 4 – привод асинхронного двигателя, 5 – пульт управления, 6 – правильно прижимной механизм для выпрямления проволоки, 7 – механизм подачи электродной проволоки, 8 – флюсопривод для подачи флюса в зону сварки, 9 – сварочная головка, 10 – отверстие для ссыпки флюса Рисунок 1.5 – Основные узлы сварочного автомата А-1416 Основные устройства и узлы автомата: - флюсосистема, состоящая из флюсобункера 2, флюсоаппарата и флюсоприводов 3, 8; - кассета 1 для электродной проволоки с тормозным механизмом против вращения кассеты по инерции; - механизм подъема для регулирования положения мундштука по высоте (привод механический с передачей винт-гайка, а также привод асинхронного двигателя 4); 34 Изм. Лис № докум. Подпись Дата Лис ДП 44.03.04.719 ПЗ - механизм подачи электродной проволоки (привод от асинхронного двигателя 7, скорость подачи регулируется ступенчато с помощью сменных шестерен); - правильно-прижимной механизм 6 для выпрямления электродной проволоки и прижима его к ролику механизма подачи; - мундштук 9, у которого имеется концентрическое отверстие для ссыпки флюса 10 и поверхность с прижимным роликовым механизмом (ролик установлен на подпружиненном рычаге, через который подводится ток к электроду); - пульт управления 5, на передней панели которого расположены все органы управления и приборы Сварочный выпрямитель Выпрямитель сварочный универсальный тиристорный стационарный ВДУ – 1202 с принудительной вентиляцией с падающими и двумя видами жестких характеристик предназначен для комплектации автоматов для сварки под флюсом и в среде углекислого газа. Технические данные: Первичная мощность, кVA 120 Первичный ток, при номинальной нагрузке, А 180 Номинальный сварочный ток. А 1250 Пределы регулирования сварочного тока, А 250 ÷1250 Номинальная продолжительность работы, ПВ, % 100 Номинальное рабочее напряжение, V 56 Пределы регулирования рабочего напряжения, V 24 + 76 Напряжение холостого хода, V 85 КПД, % 83 Габаритные размеры, мм: Длина 1000 35 Изм. Лис № докум. Подпись Дата Лис ДП 44.03.04.719 ПЗ Ширина 685 Высота 885 Масса, кг 540 Полуавтомат сварочный Для сборки на прихватки внешнего и внутреннего шва обечайки понадобиться сварочный полуавтомат ПДГО-508 представлен на рисунке 8. Рисунок 1.6 – Сварочный полуавтомат ПДГО-508 Полуавтомат предназначен для сварки на постоянном токе малоуглеродистых, низко и среднелегированных, коррозионностойких сталей сплошной или порошковой сварочной проволокой диаметром от 1,6 до 3,2 мм. Механизм подачи типа «компакт» состоит из привода и системы подачи защитного газа. На лицевой панели аппарата располагаются регуляторы управления сварочными режимами. Кассета и тормозное устройство расположены на вынесенной раме позади основного корпуса подающего механизма. Подающий механизм предназначен для работы с горелкой оснащенной евроразъемом. Аппарат имеет инверторный источник питания, плавную регулировку скорости подачи сварочной проволоки, автоматическое управление источником питания и газовым клапаном от кнопки расположенной на корпусе горелке. Газовая аппаратура полуавтомата состоит из автоматического газового клапана и редуктора- 36 Изм. Лис № докум. Подпись Дата Лис ДП 44.03.04.719 ПЗ расходомера, который закрепляется на баллоне с защитным газом и служит для снижения давления газа и регулирования его расхода. При нажатии на кнопку «пуск» на корпусе сварочной горелки запуск источник питания, продувка защитным газом и задержка подачи электродной проволоки происходит автоматически. При выключении задержка подачи газа так же выполняется автоматически в соответствии с предварительными настройками. Полуавтомат ПДГО-508 универсальный, передвижной. Имеет несколько вариантов конструктивного исполнения: с питанием в нашем случае от ВДУ-506. Выпрямитель ВДУ-506 относится к современным аппаратам с тиристорным управлением, имеет встроенный блока снижения напряжения холостого хода. В соответствии с требованиями НАКС установлено термореле и сигнальная лампа перегрева на лицевой панели. Источник питания позволяет регулировать индуктивность регулировкой дросселя в цепи управления с целью управления переносом капли электродного металла [12]. Технические характеристики выпрямителя ВДУ-506 У2: Номинальный сварочный ток, А 500 Первичное напряжение, В 380 Продолжительность нагрузки ПН, % 60 Номинальная первичная мощность, кВА 36,6 Напряжение холостого хода, В 80 Номинальное рабочее напряжение, В 28 Пределы регулирования сварочного тока, А 70 – 530 КПД, % 84 Габаритные размеры, мм: длина 585 ширина 555 |