1. Теоретические основы оценки эффективности внедрения в производство новой технологии.

1.1 Внедрение в производства новой технологии - основа повышения эффективности производства.

Решение задачи повышения эффективности общественного производ­ства на базе ускоренных темпов научно-технического прогресса требу­ет, в частности, чтобы любое мероприятие по внедрению в производ­ство новой техники, технологических процессов было экономически це­лесообразным. В связи с этим в данной работе предлагается два варианта сварки. В первом случае выполняется автоматическая сварка под флюсом с использованием секторного разжима с механическим приводом. Во втором выполняется автоматическая сварка плавящимся электродом в среде углекислого газа с использованием секторного разжима с пневмоприводом.

Сущность процесса автоматическая сварка под флюсом с использованием секторного разжима с механическим приводом.

При этом способе сварки электрическая дуга горит под зернистым сыпучим материалом, называемым сварочным флюсом (рисунок 1).

Рисунок 1. Автоматической сварки под флюсом

Под действием тепла дуги расплавляются электродная проволока и основной металл, а также часть флюса. В зоне сварки образуется полость, заполненная парами металла, флюса и газами. Газовая полость ограничена в верхней части оболочкой расплавленного флюса. Расплавленный флюс, окружая газовую полость, защищает дугу и расплавленный металл в зоне сварки от вредного воздействия окружающей среды, осуществляет металлургическую обработку металла в сварочной ванне. По мере удаления сварочной дуги расплавленный флюс, прореагировавший с расплавленным металлом, затвердевает, образуя на шве шлаковую корку. После прекращения процесса сварки и охлаждения металла шлаковая корка легко отделяется от металла шва. Не израсходованная часть флюса специальным пневматическим устройством собирается во флюсоаппарат и используется в дальнейшем при сварке.

Достоинства способа:

• Повышенная производительность;

• Минимальные потери электродного металла (не более 2%);

• Отсутствие брызг;

• Максимально надёжная защита зоны сварки;

• Минимальная чувствительность к образованию оксидов;

• Мелкочешуйчатая поверхность металла шва в связи с высокой стабильностью процесса горения дуги;

• Не требуется защитных приспособлений от светового излучения, поскольку дуга горит под слоем флюса;

• Низкая скорость охлаждения металла обеспечивает высокие показатели механических свойств металла шва;

• Малые затраты на подготовку кадров;

• Отсутствует влияния субъективного фактора.

Недостатки способа:

• Трудозатраты с производством, хранением и подготовкой сварочных флюсов;

• Трудности корректировки положения дуги относительно кромок свариваемого изделия;

• Неблагоприятное воздействие на оператора;

• Нет возможности выполнять сварку во всех пространственных положениях без специального оборудования.

Области применения:

• Сварка в цеховых и монтажных условиях

• Сварка металлов от 1,5 до 150 мм и более;

• Сварка всех металлов и сплавов, разнородных металлов.

Сущность процесса автоматическая сварка плавящимся электродом в среде углекислого газа с использованием секторного разжима с пневмоприводом.

При сварке плавящимся электродом в защитном газе (рисунок 5) в зону дуги, горящей между плавящимся электродом (сварочной проволокой) и изделием через сопло подаётся защитный газ, защищающий металл сварочной ванны, капли электродного металла и закристаллизовавшийся металл от воздействия активных газов атмосферы. Теплотой дуги расплавляются кромки свариваемого изделия и электродная (сварочная) проволока. Расплавленный металл сварочной ванны, кристаллизуясь, образует сварной шов.

Рисунок 2. Автоматическая сварка плавящимся электродом в среде углекислого газа

При сварке в защитных газах плавящимся электродом в качестве электродного металла применяют сварочную проволоку близкую по химическому составу к основному металлу. Выбор защитного газа определяется его инертностью к свариваемому металлу, либо активностью, способствующей рафинации металла сварочной ванны. Для сварки цветных металлов и сплавов на их основе применяют инертные одноатомные газы (аргон, гелий и их смеси). Для сварки меди и кобальта можно применить азот. Для сварки сталей различных классов применяют углекислый газ, но так как углекислый газ участвует в металлургических процессах, способствуя угару легирующих компонентов и компонентов - раскислителей (кремния, марганца), то сварочную проволоку следует выбрать с повышенным их содержанием. В ряде случаев целесообразно применять смесь инертных и активных газов, чтобы повысить устойчивость дуги, улучшить формирование шва, воздействовать на его геометрические параметры, уменьшить разбрызгивание.

Сварку в защитных газах плавящимся электродом ведут на постоянном токе обратной полярности, т.к. на переменном токе из-за сильного охлаждения столба дуги защитным газом, дуга может прерываться. Скорость подачи сварочной проволоки определяет силу сварочного тока.

Для сварки в защитных газах плавящимся электродом характерно высокий процент потерь электродного металла вследствие угара и разбрызгивания.

Разбрызгиванию способствует вид переноса электродного металла, зависящий от параметров режима сварки (рисунок 2):

• крупнокапельный;

• смешанный;

• мелкокапельный.

При крупнокапельном переносе электродного металла образуется малое количество брызг, вследствие нечастых, но продолжительных коротких замыканий дугового промежутка. Высокое объёмное теплосодержание крупных капель приводит к надёжному соединению с поверхностью свариваемого металла.

При смешанном переносе электродного металла наблюдается максимальное образование брызг (потери на разбрызгивание могут достигать 20 30%) - такое явление также связано с короткими замыканиями дугового промежутка расплавленным электродным металлом и образованием в межэлектродном промежутке капель с разной массой и различной скоростью перемещения. В диапазоне сварочных токов, при котором возникает смешанный перенос электродного металла сварку не выполняют.

Рисунок 3. Виды переноса электродного металла

Наименьшие потери на разбрызгивание наблюдаются при мелкокапельном переносе электродного металла. В определённом диапазоне сварочных токов (плотностей сварочных токов) перенос электродного металла приобретает мелкокапельный (струйный характер). Образовавшаяся на торце электрода, при таком процессе, капля не растягивается и не увеличивается до соприкосновения с основным металлом, что не приводит к коротким замыканиям, взрывам и образованиям брызг.

Рекомендуемые значения силы тока для процесса сварки в углекислом газе представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Допускаемые плотности тока и диапазоны сварочного тока при сварке в углекислом газе

Диаметр электрода, мм	1,2	1,6	2,0	3,0
Плотность тока, А/мм2	88-195	90-160	60-140	45-70
	310-440	200-350	160-240	78-110
Сварочный ток, А	100-220	180-320	200-450	300-500
	350-500	400-700	500-750	550-800

Достоинства способа:

• Повышенная производительность (по сравнению с дуговой сваркой покрытыми электродами);

• Отсутствуют потери на огарки, устранены затраты времени на смену электродов;

• Надёжная защита зоны сварки;

• Минимальная чувствительность к образованию оксидов;

• Отсутствие шлаковой корки;

• Возможность сварки во всех пространственных положениях.

Недостатки способа:

• Большие потери электродного металла на угар и разбрызгивание (на угар элементов 5-7%, при разбрызгивании от 10 до 30%);

• Мощное излучение дуги;

• Ограничение по сварочному току;

• Сварка возможна только на постоянном токе.

Области применения:

• Сварка тонколистового металла и металла средних толщин (до 20мм);

• Возможность сварки сталей всех классов, цветных металлов и сплавов, разнородных металлов.