Основные технологические этапы

Рис.4. Обоб­щенная схема технологического процесса изготовления сварных конструкций с указанием его основных этапов.

Заготовительные работы. Заготовительные работы – важный этап технологического процесса изготовления сварных конструкций. Для таких изделий в основном используются детали, которые были образованы из заготовок листового полуфабриката, профилей, а также механически обработанных отливок, поковок и т. п.

Имеет смысл разделить заготовительные работы на два основных этапа: раскрой — разрезание полуфабриката, тем самым получение заготовок; формообразование деталей из полученных заго­товок. Иногда, если в том есть необходимость, вводится предварительная очи­стка и правка полуфабриката. Раскрой полуфабриката по трудоемкости составляет порядка 10 % всего объема заготовительных ра­бот, а формообразование — 90%, при этом более половины этого объема связано с формированием деталей из листа.

Подготовка деталей перед сборкой и сваркой. После заготовительных операций поверхности деталей могут иметь на себе следы различных загряз­нений, таких как масла, краски, окалины, оксидные пленки. Подобные за­грязнения соединяемых деталей могут повлечь за собой снижение качества металла швов, их неудовлетворительное фор­мирование, появление несплавлений и прожогов при сварке, именно по­этому для получения качественного сварного соединения необхо­димо провести специальную подготовку поверхно­сти деталей или мест их соединения перед сваркой. Такая подготовка заключает­ся в очистке деталей от загрязнений, удалении окалины и по­верхностных окислов.

Сборка и сварка. После формирования и подготовки поверх­ностей детали поступают на сборку и сварку — операции, которые являются наиболее ответ­ственными в изготовлении сварных конструкций. Их при разработке технологии чаще всего рассматривают совместно.

Сборка представляет собой совокупность операций по установлению деталей в положение, предусмотренное черте­жом, для проведения последующей сварки. Основная цель разра­ботки технологического процесса сборки - определе­ние наиболее выгодной последовательности и способа сварки от­дельных деталей.

В производстве сварных конструкций находят применение сле­дующие схемы сборки и сварки (рис. 5):

• последовательная сборка и сварка элементов;

• полная сборка всей конструкции с последующей ее сваркой;

• параллельно-последовательная сборка и сварка.

Рис.5. Схемы сборки и сварки сварных конструкций:

а – последовательная; б – полная; в – параллельно-последовательная

Технология ручной дуговой сварки

Сущность способа и оборудование

С помощью ручной дуговой сварки выполняется большой объем сварочных работ при производстве сварных конструкций. Наиболь­шее применение находит ручная дуговая сварка покрытыми элек­тродами. Схема процесса ручной дуговой сварки металлическим покрытым электродом показана на рис. 6.

Рис. 6. Схема процесса ручной дуговой сварки покрытым электродом: 1 – твёрдый шлак; 2 – шов; 3 – жидкий шлак; 4 – газовая защита; 5 – капли жидкого металла; 6 – стержень; 7 – электродное покрытие; 8 – дуга; 9 – сварочная ванна; 10 – деталь.

Дуга 8 горит между стержнем 6 и основным металлом детали 10. Под действием теп­лоты дуги электрод и основной металл расплавляются, образуя сварочную ванну 9. Капли жидкого металла 5 с электродного стерж­ня переносятся в ванну через дуговой промежуток. Вместе с ме­таллическим стержнем плавится и электродное покрытие 7, обра­зуя газовую защиту 4 и жидкую шлаковую пленку 3 на поверхно­сти расплавленного металла. В связи с тем, что большая часть теп­лоты выделяется на торце металлического стержня электрода, на его конце образуется коническая втулка из покрытия, способ­ствующая направленному движению газового потока. Это улучша­ет защиту сварочной ванны. По мере движения дуги сварочная ванна охлаждается и затвердевает, образуя сварной шов 2. Жид­кий шлак также затвердевает и образует на поверхности шва твер­дый шлак 1, удаляемый после сварки. При этом способе осуще­ствляется газошлаковая защита расплавленного металла от взаи­модействия с воздухом. Кроме того, шлаки позволяют проводить необходимую металлургическую обработку металла в ванне. Для выполнения функции защиты и обработки расплавленного ме­талла покрытия электродов при расплавлении должны образовы­вать шлаки и газы с определенными физико-химическими свойствами, поэтому для обеспечения заданных состава и свойств шва при выполнении соединений на разных металлах для сварки при­меняют электроды с определенным типом покрытий, к которым предъявляют ряд специальных требований.

При сварке покрытыми электродами перемещение электрода вдоль линии сварки и подачу электрода в зону дуги по мере его плавления осуществляют вручную. При этом возникают частые изменения длины дуги, что отражается на постоянстве основ­ных параметров режима сварки: напряжения дуги и силы сва­рочного тока. С целью поддержания более стабильного теплового режима в ванне при ручной дуговой сварке применяют источни­ки питания с крутопадающими вольт-амперными характеристи­ками. Схема питания дуги при ручной дуговой сварке показана на рис. 7.

Рис. 7. Схема питания дуги при ручной дуговой сварке покрытым электродом: а – электрическая цепь; б – схема поста сварки; 1 – деталь; 2 – электрододержатель; 3 – источник тока; А – амперметр; V – вольтметр.

С помощью дуговой сварки покрытыми электродами изготов­ляют конструкции из металлов с толщиной соединяемых элементов более 2 мм при небольшой протяженности швов, располо­женных в труднодоступных местах и различных пространственных положениях.

Основными преимуществами способа являются универсальность и простота оборудования. Недостаток — невысокая производитель­ность и применение ручного труда. Невысокая производительность обусловлена малыми допустимыми значениями плотности тока. Для увеличения производительности используют сварку погружен­ной дугой, пучком электродов или применяют электроды с же­лезным порошком в покрытии.

П ри сварке неплавящимся (обычно вольфрамовым) электро­дом в защитном газе применяют сварочные горелки (рис. 8).

Рис. 8. Горелка для ручной дуговой сварки в защитном газе: 1 – сопло; 2 – наконечник; 3 – ручка; 4 – токоподвод; 5 – газоподвод.