5. Выбор сварочного оборудования и материалов
5.1. Выбор сварочного оборудования и сварочных материалов для сварки в защитных газах плавящимся электродом
Для сварки корня шва будем использовать сварочный полуавтомат FRONIUS TPS 5000 рис. 5.1.1, данный сварочный аппарат имеется в наличии на заводе.
Рис. 5.1.1. Сварочный аппарат FRONIUS 5000.
Сварочный аппарат FRONIUS TPS 5000 имеет ПВ 100% при 320 А, дополнительной удобной функцией является сварочная горелка с возможностью дистанционного изменения режимов сварки рис. 5.1.2, это дает возможность сварщику менять режимы сварки не бегая каждый раз к полуавтомату. Особенно это хорошо в нашем случае, так как сварщику придется производить сварку в стесненных условиях и для корректировки сварочных параметров не будет необходимости вылезать из конструкции лишний раз.
Рис. 5.1.2. Сварочная горелка фирмы FRONIUS JobMaster.
Сварочная проволока в соответствии со стандартом HLA-4A должна быть аккредитована DNV и отвечать требованиям стандарта, предъявляемым к ударной вязкости при – 20C º для нашей конструкции.
Для сварки корня шва применяется металлопорошковая сварочная проволока STEIN MEGAFIL 710M EN ISO 17632-A T 46 6 M M 1 H5 таблица 4.1. Данная проволока имеет аккредитацию DNV, ударная вязкость отвечает требованиям при -60 Cº, имеет коэффициент наплавки 20 г/Ач и содержит диффузионного водорода 5 мл на 100 г наплавленного металла.
Таблица 5.1.1. Свойства наплавленного металла проволокой Stein Megafil 710M.
Защитный газ, рекомендуемый производителем данной проволоки является M21, в соответствии со стандартом EN 14771 данный газ состоит из 82% Ar + 18% CO2.
5.2. Выбор сварочного оборудования и сварочных материалов для сварки под флюсом.
Для сварки под флюсом совместно с фирмой PEMA было разработано техническое решение с применением сварочной консоли и позиционера рис. 5.2.1 для сварки корпуса. Данная сварочная консоль позволяет варить двумя проволоками диаметром 2,4 мм с использованием одного сварочного источника питания в 1000 А.
Рис. 5.2.1. Решение фирмы PEMA для сварки корпуса под флюсом.
Главным преимущество использования позиционера рис.5.2.2 является возможность установки свариваемых деталей в наилучшее положение для сварки. Для нашей конструкции выбираем позиционер грузоподъемностью 25 тонн. Характеристики данного позиционера таблица 5.2.1.
Рис. 5.2.2. Позиционер APS 25000 фирмы PEMA
Таблица 5.2.1. Характеристики позиционера APS 25000
К позиционеру будет крепиться корпус изделия для дальнейшей сварки под флюсом при помощи сварочной консоли рис. 5.2.3.
Рис. 5.2.3 Консоль для сварки под флюсом.
После проработки чертежей совместно с представителями фирмы PEMA была выбрана сварочная консоль MD 5 x 5, с техническими характеристиками можно ознакомиться в таблице 5.2.2.
Таблица 5.2.2. Характеристики сварочных консолей фирмы PEMA.
Стандартная сварочная головка не подходила для сварки корпуса, так как ее габариты не позволяли варить внутри корпуса. Стандартную сварочную головку пришлось заменить на другую рис. 5.2.4, которая позволяет осуществлять сварку внутри корпуса.
Рис. 5.2.4. Сварочная головка.
Рис. 5.2.5. Испытание 3D модели сварочной головки.
В процессе испытаний непосредственно на заводе фирмы PEMA были внесены изменения в конструкцию сварочной головки для удобства произведения сварочных работ и уменьшения ее габаритов, в итоге был выбран вариант, который можно видеть на фото 5.2.6.
Рис. 5.2.6. Сварочная головка.
Был изменен подвод флюса, трубка проходила сбоку, в окончательной версии трубка проходит снизу, что позволило уменьшить ширину сварочной головки. Заменена балка, к которой крепилась сварочная головка на балку меньшего сечения. Была устранена система слежения шва, так как не нашла в испытаниях реального применения.
При выборе диаметра сварочной проволоки остановились на проволоке диаметром 2,4 мм, так как магистраль подачи проволоки длинная и имеет поворот на 90 градусов, по такой магистрали проволока большего диаметра идет очень туго и при выходе из токосъемника проволока загибается.
Для управления сварочной консолью и непосредственной сварочным процессом используется пульт дистанционного управления и жидкокристаллический монитор рис. 5.2.7.
Рис. 5.2.7. Пульт дистанционного управления и жидкокристаллический монитор.
Прилагается очень удобный и простой интерфейс фото 5.2.8 для управления и отслеживания сварочных параметров. Данное программное обеспечение подсчитывает тепловложение во время сварки, показывает режимы сварки и сохраняет все сварочные режимы, на которых производилась сварка с отметкой даты, времени и именем оператора.
Рис. 5.2.8. Интерфейс программного обеспечения сварочной консоли.
Источник питания для сварки под флюсом был выбран фирмы Lincoln, так как данная фирма работает совместно с фирмой PEMA и на сварочное оборудование этой фирмы делается скидка. Выбор пал на источник питания Power Wave AC/DC 1000 рис. 5.2.9.
Рис. 5.2.9. Источник питания Power Wave AC/DC 1000.
Данный источник питания имеет 100% ПВ при 1000А, позволяет производить сварку на постоянном токе прямой полярности, обратной полярности, переменном сбалансированном токе и настраиваемом переменном токе рис. 5.2.10.
Рис. 5.2.10. Возможные варианты сварочных настроек источника питания.
Рис. 5.2.11. Разница в производительности при сварке одним или двумя электродами.
В стандартной комплектации сварочной консоли для крепления двух катушек со сварочной проволокой по 25 кг каждая использовалось приспособление рис. 5.2.12. Так как производительность сварочной консоли для сварки под флюсом большая приходилось часто менять проволоку, что влияло на производительность, для решения данной проблемы были установлена две катушки со сварочной проволокой рис. 5.2.13 и рис. 5.2.14 массой 250 кг каждая.
Рис. 5.2.12. Крепления для установки катушек со сварочной проволокой.
Рис. 5.2.13. Катушки со сварочной проволокой массой 250 кг.
Рис. 5.2.14. Катушки со сварочной проволокой массой 250 кг
Флюс и проволока были выбраны фирмы Oerlikon, выбор пал на этого производителя, так как цена была наиболее выгодной. Выбрано сочетание проволоки и флюса OE-SD3 / OP – 121 TT данная проволока и флюс имеют аккредитацию DNV, которая требуется по стандарту HLA – 4A. Флюс содержит диффузионного водорода 5 мл на 100 г наплавленного металла. Характеристики данного флюса таблица 5.2.1, проволоки таблица 5.2.2. Механические свойства наплавленного металла таблица 5.2.3 и 5.2.4.
Таблица 5.2.1. Содержание компонентов во флюсе OP-121TT.
Таблица 5.2.2.Анализ наплавленного металла.
Таблица 5.2.3. Механические свойства наплавленного металла.
Таблица 5.2.4. Результаты испытаний наплавленного металла на работу удара.
