3. Проектирование сварных заготовок

Методика проектирования сварных заготовок

Проектирование сварных заготовок производится с учетом обес­печения прочности (в частности, усталостной прочности, сопротив­ления хрупкому разрушению) и технологичности свар­ного соединения. На стадии проектирования необходимо также продумать последовательность сборочно-сварочных операций, оце­нить ожидаемые сварочные деформации (коробление) и точность размеров и конфигурации сварной заготовки после механической обработки.

Таким образом, на первом этапе на основании чертежа готовой детали производится общий анализ ее конструкции, материала, тех­нологичности и оценивается возможность получения заготовки сваркой. После этого выбирают оптимальный в данном случае спо­соб сварки.

Выбор способа сварки определяется конструкцией детали в зо­не сварки, ее габаритами, степенью ответственности сварного со­единения и технологическими возможностями процесса сварки. Одновременно со способом выбора сварки обычно назнача­ют тип сварного соединения.

Затем производится разбивка заготовки на свариваемые части. Выбор места деления заготовки производится с учетом двух точек зрения. С одной стороны, в результате деления должны образовы­ваться элементы (исходные заготовки), технологичные для изго­товления литьем или обработкой давлением. С другой стороны, зо­на сварки должна быть удобной для выбранного способа сварки, доступной для сварочного инструмента, присадочных материалов и обеспечивать провар сварного соединения на всю глубину. Осо­бое внимание при выборе места сварки следует уделить расположению сварных швов вне зоны действия значительных внешних на­грузок.

Зная конструктивные размеры зоны сварки и способ сварки, по соответствующим стандартам назначают тип сварного шва.

Проектирование свариваемых частей производится на следую­щем этапе. Если исходной заготовкой является отливка или поков­ка, то ее проектирование производится в соответствии с указания­ми, относящимися к данным заготовкам. Если исходная заготовка – прокат, то проектирование сводится к выбору его оптимальных размеров и определению разделки кромок в соответствии с выбранным типом сварного шва. В случае необходимости на исходных заготовках предусматриваются сборочные и фиксирующие элементы, а также припуски для механической обработки после сварки.

Ввиду жесткой связи между прочностью сварной конструкции, формой сварного соединения и технологией сварки разработка кон­струкции заготовки должна вестись одновременно с проработкой технологии ее изготовления.

Оформление чертежа сварной заготовки выполняется в соот­ветствии с принятыми правилами. На чертеже заготовку представ­ляют в таком виде, в каком она должна быть после сварки (рис. 4.4). Чертеж должен содержать: изображение заготовки с проекциями, сечениями и разрезами в количествах, необходимых для полного понимания устройства; габаритные, установочные и присоединительные размеры; номера позиций составных частей; данные о материале заготовки и т. д. Все сварные швы должны иметь условные обозначения в соответствии с требованиями ГОСТ 2.312–72.

Рис. 4.4. Пример оформления чертежа сварной заготовки

В технических условиях чертежа указываются требования к ка­честву материала или сведения о его заменителе; сварочные мате­риалы (если это необходимо); контрольные операции. Дополните­льно могут указываться допустимые дефекты, основания для бра­ковки, способы исправления брака, специальные испытания сварных соединений.

Пример проектирования сварной заготовки

Необходимо спроектировать сварную заготовку для детали, пред­ставленной на рис. 2.11. Материал детали – сталь 40Х, масса – 10,1 кг, годовая программа выпуска – 5 000 шт.

Для повышения технологичности изготовления составных час­тей сварной заготовки желательно изготавливать отдельно фланец и хвостик. Ввиду достаточно большого размера программы выпус­ка и кольцевой формы сварного шва оптимальным способом свар­ки в данном случае может служить механизированная дуговая сварка.

Для дуговой сварки наиболее технологично стыковое сварное соединение, поэтому линию раздела проводим на расстоянии 12 мм от торца Ø 135 мм. Поскольку наружный диаметр в зоне сварки менее 80 мм, применение сварки под флюсом невозможно. С уче­том технологических соображений выбираем полуавтоматическую аргонно-дуговую сварку сварочной проволокой Св-18ХМА. По ГОСТ 14771-76 выбираем тип сварного шва (СВ), обеспечиваю­щий полный провар сварного соединения при односторонней мно­гопроходной сварке.

Левая часть заготовки (фланец) проектируется как поковка, получаемая на КГШП. Правая часть заготовки (хвостик) представляет собой трубу 76х18 (ГОСТ 8732-78) длиной 148 мм. На торце трубы выполняется разделка кромок в соответствии с размерами шва С8 по ГОСТ 14771-76. Зная конфигурацию и размеры исходных частей заготовки, оформляем ее чертеж (рис. 4.5). Расчетная масса заготовки – 12,4 кг.

Рис. 4.5. Чертеж сварной заготовки детали (см. рис. 2.11)