Разработка технологического процесса и оснастки для сборки и автоматической дуговой сварки в углекислом газе двутавровой балки

 

Рис. 11. Токоподводящие мундштуки:

а – роликовый, б – колодочный, в - сапожковый,

г – трубчатый; 1 – указатель, 2 – контактирующие ролики, 3 – направляющий штырь,

4, 6 – пружины, 5 – корпус, 7 – колодка подвижная, 8 – токоподвод, 9 – крепление токоподвода,

10 – неподвижная колодка, 11 – гайка,

12 – наконечник, 13 – трубка, 14 – вставка,

15 – токоподвод.

 

Токоподводящий мундштук предназначен для направления электрода в сварочную ванну и для подвода к нему тока. Мундштуки бывают роликовыми, колодочными, трубчатыми.

Роликовый мундштук (рис. 11, а) имеет два или три контактных, не вращающихся ролика 2, укрепленных на токоведущем корпусе 5. Поджим проволоки к контакту, необходимый для надежного токоподвода, осуществляется пружиной 6.

Колодочный мундштук (рис. 11, б) состоит из двух контактных колодок 7 и 10. Колодка 7 может перемещаться на штыре 3 под действием пружины 4. Ток подводится к обеим колодкам или только к неподвижной колодке.

Для тонкой проволоки (1,6–2,5 мм) пригодны трубчатые мундштуки. Они имеют изогнутую направляющую в горелках для полуавтоматической сварки или направляющую прямую (рис., в). На конец трубки 13 при помощи накидной гайки крепится эксцентрически расположенный наконечник 12, Таким образом, контакт обеспечивается за счет упругих сил в изогнутой проволоке.

Контактирующие  детали мундштуков довольно быстро изнашиваются; причинами износа являются сильное  трение, электроэрозия и подгорание контактов. Износ мундштуков снижает  точность направления электрода  в зону сварки, ухудшает надежность токоподвода, вызывает искрение. Наблюдаются  случаи сварки электрода с мундштуком и перерывов в горении дуги. Износ компенсируется поворотом контактирующего ролика 2 или наконечника 12, заменой вкладышей в колодках 7 я 10 или сапожка 15.

Контактирующие  детали мундштуков изготавливают из «меди Ml, M2, МЗ или МЦ, бронзы марок Бр. АЖ-9–4, Бр. Х – 0,8, Бр. Б-2 со сменными вставками из твердых сплавов, например, марки ВК-8, МВ-20и др.

 

3.3 Расчет режимов сварки

 

Под свариваемостью понимается отношение металла к  основным процессам: тепловому воздействию  на металл в околошовных участках, плавлению, кристаллизации металла  в зоне сплавления.

Отношение металла к конкретному способу  сварки и режиму называют технологической  свариваемостью.

Физическая  свариваемость определяется процессами, протекающими в зоне сплавления свариваемых  металлов, в результате которых образуется неразъёмное сварное соединение.

Свариваемость стали в работе определяется по косвенному методу оценки свариваемости и заключается  в определении количества углерода в стали.

 

По свариваемости стали делятся на четыре группы

Группа свариваемости	Углеродистые ГОСТ 380–71 ГОСТ 1050–60 ГОСТ 1435–54	Конструкционные Легированные ГОСТ 4543–71 ГОСТ 5058–63	Высоколегированные ГОСТ 5632–72 ГОСТ 7419–55 ГОСТ 5952–63
Хорошая	Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст08, 10, 15, 20, 25	15Г, 20Г, 15Х, 15ХА, 20Х, 15ХМ, 20ХГСА, 10ХСНД, 10ХГСНД	08Х20Н14С2, 20Х23Н18, 08Х18Н10, 12Х18Н9Т, 15Х5
Удовлетво- рительная	Ст5, 30, 35	12ХН2, 12ХНЗА, 20ХНЗА, 20ХН, 20ХГСА, 30Х, 30ХМ, 25ХГСА	30Х13, 12Х17, 25Х13Н2
Ограничен- ная	Ст6, 40, 45, 50	35Г, 40Г, 45Г, 40Г2, 35Х, 40Х, 45Х, 40ХМФА, 40ХН, 30ХГС,  З0ХГСА, 35ХМ, 20Х2Н4А, 18Х2Н4МА, 4ХС	17Х18Н9, 12Х18Н9, 20Х23Н18, 36Х18Н25С2
Плохая	65, 70, 75, 80, 85, У7, У8, У9, У10, У11, У12	50Г, 50Г2, 50Х, 50ХН, 45ХН3МФА, ХГС, 6ХС, 7Х3	40Х10С2М, 40Х13, 95Х18, Р18, Р9, 9ХС, 8Х3, 5ХНТ, 5ХНВ

 

Первая группа – хорошо сваривающиеся, у которых Сэкв не более 0,25. Эти стали при обычных способах сварки не дают трещин. Сварка таких сталей выполняется без предварительного и сопутствующего подогрева, без последующей термической обработки.

Вторая группа – удовлетворительно сваривающиеся, у которых Сэкв в пределах 0,25–0,35. Такие стали допускают сварку без появления трещин только в нормальных производственных условиях, когда температура окружающей среды выше 0 С и отсутствует ветер и т.д. В условиях, отличающихся от нормальных, для предупреждения образования трещин сварка сталей этой группы выполняется с предварительным подогревом или с предварительной и последующей термообработкой.

Третья группа с ограниченной свариваемостью Сэкв в пределах 0,35–0,45. К этой группе относят, стали, которые в обычных условиях сварки склоны к образованию трещин. Как правило, сварка таких сталей производится по специальной технологии, регламентирующей режимы предварительной термообработки подогрева и тепловой обработки после сварки.

Четвертая группа с плохой свариваемостью. Стали, входящие в эту группу, наиболее трудно поддаются сварке, склонны к образованию трещин. Сварка и выполняется с обязательной предварительной термообработкой перед сваркой, подогревом в процессе сварки и последующей термообработкой. Сэкв для этих сталей более 0,45. Сэкв = 0,51 сопоставляется с эквивалентными содержанием углерода, по которому определяется свариваемость: при С_экв= 0,51 – свариваемость хорошая.

Для низколегированной  стали 09Г2С особенностью является низкое содержание и углерода. Она хорошо сваривается и имеет высокие  показатели по ударной вязкости, устойчива  к коррозии и применяется для  конструкций с тяжелым режимом  работы.

 

Химический  состав стали С09Г2С

Класс прочн	Уров кон	Угле Не более	Марг Mn	Азот N	Крем Si	Медь Cu	Фосф P	Сер S	Мол Mo	Ва V
К 50	2	0,09	1,3–1,7	0,010	0,6	0,05	0,015	0,010	0,06	0,01

 

Режимы  автоматической сварки под флюсом

d электродной проволки, мм           4	Толщина металла, мм	Зазор в стыках, мм	Сила сварочного тока, А	Напряжение дуги, В	Скорость сварки, м/ч	Скорость подачи эл-ой пров-ки, м/ч
	4	0–2	450	28–30	54	64
	5	0–2	470	30–32	–	73
	6	0–2,5	540	–	47,5	–
	8	0–3	600	32–34	–	83
	10	0–4	600–650	34–36	41,5	95
	12	0–5	650–700	–	–	108
	14	–	700–750	36–38	36,5	123
	16	–	750–800	–	32	–
	18	–	850–900	38–40	28	142
	20	–	900–950	–	24,5	164

 

Режим автоматической сварки под флюсом включает ряд параметров. Основные из них – сила сварочного тока, напряжение дуги, скорость сварки, диаметр электрода, род и полярность тока. Дополнительные параметры – вылет электрода, наклон электрода и др.

Параметры режима сварки выбирают исходя из толщины  свариваемого металла и требуемой  формы сварочного шва, которая определяется глубиной проплавления и шириной  шва.

Параметры режимов и влияние их на формирование шва.

Сила сварочного тока. От силы сварочного тока зависит тепловая мощность дуги. При увеличении силы тока количество выделяющейся теплоты возрастает и увеличивается давление дуги на ванну.

Диаметр электродной проволоки. При увеличении d электродной проволоки и неизменном сварочном токе плотность тока на электроде уменьшается, одновременно усиливается блуждание дуги между концом электрода и поверхностью сварочной ванны, что приводит к возрастанию ширины шва и уменьшению глубины провара и наоборот.

Напряжение дуги. Из всех параметров напряжение оказывает наибольшее влияние на ширину шва.

Род тока и полярность. При дуговой сварке под флюсом постоянным током применяется, как правило, обратная полярность.

Скорость сварки. При увеличении скорости сварки ширина шва уменьшается. При необходимости ведения сварки на больших скоростях применяют двухдуговую сварку трехфазной дугой.

Скорость подачи электродной проволоки. Для устойчивого процесса сварки скорость сварки скорость подачи электродной проволоки должна быть равна скорости ее плавления.

Вылет электрода. При увеличении вылета увеличивается глубина проплавления. Вылет составляет 40 – 60 мм.

Наклон электрода вдоль шва. При сварке углом вперед жидкий металл подтекает под дугу, толщина его прослойки увеличивается, а глубина проплавления увеличивается.

 

3.4 Расчет норм времени

 

Нормирование  времени на сварку дает возможность  правильно организовать оплату труда  рабочих и планировать производство.

Норма времени  на сварку Т слагается из пяти элементов и рассчитывается по формуле:

 

Т=Тп+То+Тв+Тд+Тз

 

Возьмем условно время:

1) Тп  – подготовительное время выделяется  на получение рабочим инструктивного  задания по ознакомлению с  условиями выполнения сварки, на  подготовку и наладку оборудования  – 15 мин.

2) Тв  – вспомогательное время включает  время на смену электродной  проволки, очистку кромок и швов, их осмотр – 20 мин.

3) Тд  – дополнительное время дается  на обслуживание рабочего места,  на отдых и естественные надобности  – 15 мин.

4) Тз  – заключительное время расходуется  на сдачу работы – 20 мин.

Тосн. подсчитываем по формуле:

 

Тосн= ;

 

F – площадь поперечного сечения шва в см²;

L – длина шва в см;

 – удельный вес наплавленного металла в Г/см³.

Для малоуглеродистых сталей = 7,85 (Г/см³)

 – коэффициент наплавки  в Г/А ч;

I – сварочный ток в А;

60 – коэффициент  для перевода часов в минуты.

Fсеч. подсчитываем по теореме Пифагора, так как сечение шва с катетом 8 и с катетом 6 будет являться прямоугольным треугольником.

 

 

1) 6² = х² + х²  2) 8² = х² + х²

2х² = 36 2х² = 64

х² = = 18 х² = = 32

х = х =

Площадь прямоугольного треугольника подсчитываем по формуле:

 

SА = а в;

 

Где а  – высота треугольника;

в - основание.

1) S ₆ = = 18 = 9 (мм) = 0,9 (см²);

2) S ₈ = = 32 = 16 (мм) = 0,16 (см²);

S = F;

= 18 (Г/А ч);

L ₆ = 14 2 112 = 3136 (см) = 313,6 (мм);

L ₈ = 18 2 36 = 1296 (см) = 129,6 (мм);

Тосн.св ₆ = = = 16,411 (мин) 16,4 (мин);

Тосн.св ₈ = = = 6,493 (мин) 6,5 (мин);

Т = Тосн.св ₆ + Тосн.св ₈ + Тп + Тв + Тд + Тз;

Т = 15 + 16,4 + 6,5 + 20 + 15 + 20 = 92,9 (мин) – 1 ч. 33 мин.

 

3.5 Расчет массы наплавленного  металла

 

G = F L;

 

G ₆ = 0,9 313,6 7,85 = 2215,6 (г);

G ₈ = 0,9 129,6 7,85 = 915,6 (г);

Gобщ = 2215,6 + 915,6 = 2131,2 2 (кг) 130 (г).

 

3.6 Контроль качества сборки и сварки

 

Контроль качества сварочных работ. Он начинается еще до того, как сварщик приступит к сварке к сварке. Проверяют качество основного материала, который должен соответствовать требованиям сертификата. При наружном осмотре проверяют отсутствие на металле окалины, ржавчины, трещин, расслоения.

Контроль качества сварочной проволоки.