Разработка технологического процесса изготовления сварочного аппарата (стр. 4 из 5)

В операцию сборки свариваемых элементов входят следующие виды работ: установка, разметка для привариваемых деталей, проверка сопряжения кромок и сборочных баз, подгонка свариваемых элементов и деталей, фиксирование свариваемых кромок разъемными или неразъемными соединениями.

Применяют сборку двух технологических разновидностей:

- необходимая, для последующего выполнения сварных работ;

- сборка узлов и аппарата в целом.

2.2.1 Сварочные напряжения и деформации

Образование деформаций приводит к отклонениям от заранее заданных размеров и форм. Деформации делят на:

1) продольное укорачивание;

2) поперечное укорачивание;

3) изгиб конструкции;

4) скручивание;

5) выпученность и волнистость;

6) угловые деформации.

К общим мероприятиям по снижению напряжения и деформаций относят:

а) преднамеренное деформирование свариваемых деталей;

б) симметричное положение швов;

в) уменьшение размеров швов.

К мероприятиям по уменьшению сварных напряжений относят:

1) уменьшения сечений сварных швов;

2) уменьшение количества сварных швов;

3) использование термообработки.

2.2.2 Приспособления и механизмы для проведения сборочно-сварочных работ

Для производства сборочно-сварочных работ применяют следующие приспособления:

а) Роликовый стенд – предназначен главным образом для сборки и сварки обечаек и корпусов аппаратов. При помощи стенда возможно вращение конструкции в прцессе сборки и сварки. Используется при сварке продольных швов. Его можно использовать и при установке в аппаратах внутренних устройств, т. е. при окончательной сборке.

б) Манипуляторы – применяют при производстве деталей гарнитуры (штуцеров, люков и др), а также крупных деталей (днищ, узлов шаровых резервуаров, решеток).

в) Стеллажи применяют в производстве аппаратуры из секции свариваемых из листов на плоскости.

2.2.3 Подбор роликового стенда

Согласно [2, с.306] для производства сборки и сварки приняли роликовый стенд тяжелого типа с балансирными роликоопорами, грузоподъемность которого соответствует весу аппарата.

Техническую характеристику выбранного стенда привели в таблице 8.

Таблица 8 – Техническая характеристика стенда

Параметры	Значения
Грузоподъемность, т	60
Скорость вращения изделия, м/ч:при сваркемаршевая	8 – 130130
Диаметр, мм:свариваемых изделийроликов	120 – 6000510
Мощность электродвигателя, кВт	2,1
Габаритные размеры роликовых опор, мм:длинаширинавысота	8009001200
Масса роликовой опоры, т:приводнойхолостойхолостой передвижной	1,10,8650,98

2.3 Расчет режима сварки

Для сварки корпуса аппарата применяли двустороннюю автоматическую сварку под флюсом, так как применяются значительно большие токи, позволяющие получить большое проплавление основного металла.

Рисунок 4 – Схема стыка без зазора, без раздела кромок

Примем толщину листа 12 мм и рассчитаем основные характеристики.

Величину сварочного тока Iсв, А, определяли согласно [7, с.13]:

Iсв = (80 ÷ 100) h, (43)

где h – глубина проплавления, мм.

Глубина проплавления h, мм, определяли согласно [7, с.13]:

h = (0,6 ÷ 0,7)·S, (44)

где S – толщина стенки, мм.

h = (0,6 ÷ 0,7)·10 = (6 ÷ 7) мм

h = 7 мм

Iсв = (80×÷ 100) 7 = 700 А

Диаметр электрода dэ, мм, приняли согласно [7, с.13]:

dэ = 5 мм

Уточненный диаметр электрода:

, (45)

где j – допустимая плотность тока, А/мм2.

Допустимую плотность тока j, А/мм2, определяли согласно [7, с.13]:

j = 40 А/мм2

Скорость сварки Vсв, м/ч, определяли согласно [7, с.13]:

, (46)

где А – коэффициент, зависящий от диаметра электрода, А·м/ч.

Коэффициент А приняли согласно [7, с.13]:

А = 25×103 А·м/ч

Напряжение на дуге Uд, В, определяли согласно [7, с.15]:

, (47)

Погонную энергию сварки q, Дж/см, определяли:

, (48)

где h - эффективный КПД нагрева изделия дугой.

Эффективный КПД нагрева изделия дугой h приняли согласно [7, с.15]:

h= 0,85

Коэффициент формы провара j, определяли согласно [7, с.15]:

(49)

где к’ – коэффициент, зависящий от плотности тока.

Коэффициент к’, определяли согласно [7, с.15]:

k’ = 0,367×j 0,1925, (50)

k’ = 0,367 × 40 0,1925 = 0,747

Фактическую глубину проплавления hф, см, и ширину шва b, см, определяли согласно [7, c.15]:

, (51)

b = j×hф, (52)

b = 2,28×0,74 = 1,7 см

Площадь наплавки Fн, см2, определяли согласно [7, с.15]:

, (53)

где aн – коэффициент наплавки, г/А×ч;

g – удельный вес стали, г/см3.

Коэффициент наплавки aн, г/А×ч, принимали согласно [7, с.15]:

aн = 12 г/А×ч

Удельный вес стали g, г/см3, равен

g = 7,8 г /см3

Высоту валика а, см, определяли согласно [7, с.15]:

, (54)

где b – ширина шва, см.

Коэффициент формы валика j, определяли согласно [7, с.15]:

y = b / а, (55)

y = 1,7 / 0,24 = 7,08

Скорость охлаждения металла Wохл, оС/с, определяли согласно [7, с.17]:

, (56)

где l – теплопроводность, Вт/см × оС;

сj – объемная теплоемкость, Дж/см3 × оС;

Тт – температура наименьшей устойчивости аустенита, оС;

То – начальная температура изделия, оС;

q – погонная энергия сварки, Дж/см;

s – толщина стенки, см.

Согласно [7, с.17] приняли:

l = 0,42 Вт/см ×°С

сj = 5,25 Дж/см3 ×°С

Тm = 600 °С

То = 20 °С

Полученное значение входит в пределы относительного интервала скоростей охлаждения:

1,1 < 5,89 < 15 °С/с

Следовательно, выбранный режим сварки обеспечивает получение заданных свойств металла в околошовной зоне.

Установки для сварки деталей гарнитуры (штуцера, люки-лазы и т.д.) выполняют с использованием шланговых аппаратов.

Согласно [6, с.143] приняли аппарат тракторного типа ТС-17М-1 для сварки под слоем флюса следующей технической характеристикой:

Таблица 9 – Техническая характеристика ТС-17М-1

Параметры	Значения
Сила сварочного тока, А	200 – 1200
Диаметр электродной проволоки, мм	1,6 – 1,5
Скорость подачи электродной проволоки, м/мин	0,84 – 6,7
Габаритные размеры, мм	740´350´520
Масса (без флюса и проволоки), кг	42
Способ защиты сварочной зоны	Флюс
Способ настройки скорости подачи	Сменными зубчатыми колесами

Химический состав металлов привели в таблице 10

Таблица 10 – Химический состав металлов

Марка стали	Содержание элементов, %
	С	Mn	Si	Cr	Ni	S	P
ВСт3сп5	0,14-0,22	0,4-0,65	0,12-0,30	≤0,30	≤0,30	≤0,05	≤0,04
08Х13	≤0,08	≤0,8	≤0,8	12-14	≤0,6	≤0,025	≤0,03

Для указанных сталей рассчитали эквиваленты хрома и никеля по формулам

, (57)

. (58)

Для стали ВСт3сп5:

Для стали 08Х13:

Рисунок 5 – Структурная диаграмма Шеффлера

На рисунке 5 полученным эквивалентам хрома и никеля стали ВСт3сп5 соответствует мартенситная структура, стали 08Х13 соответствует мартенситно-ферритная структура.

Линия разбавления сталей ВСт3сп5 и 08Х13 характеризуется мартенситно-ферритной мартенситной структурой в зависимости от состояния долей металлов. Далее предложим, что доля участия в шве металлов ВСт3сп5 и 08Х13 равна. Тогда структурный класс при перемешивании сталей ВСт3сп5 и 08Х13 будет соответствовать мартенситной структуре (точка С на рисунке 5, расположенная посередине линии разбавления ВСт3сп5 и 08Х13).

Структурными классами, на основе которых теоретически можно регулировать разбавление, является перлитно-ферритная, ферритная на основевысокохромистых сплавов, аустенитная или аустенитно-ферритная структура.