Проектирование участка сборки-сварки корпуса клиновой задвижки для автоматической сварки (стр. 2 из 10)
2. Высокое качество сварного шва, вследствие хорошей зашиты металла сварочной ванны расплавленным шлаком от кислорода и азота воздуха, легирования металла шва, увеличения плотностиметалла при медленном охлаждении под слоем застывшего и шлака;
3. Экономия электродного металла при значительном снижении потерь на угар, разбрызгивание металла и огарки. При ручной сварке эти потери достигают 20... 30%, а при автоматической сварке под флюсом они не превышают 2 ... 5%;
4. Экономия электроэнергии за счет более полного использования теплоты дуги. Затраты электроэнергии при автоматической сварке уменьшаются на 30... 40%;
Кроме этих преимуществ, следует отметить, что при автоматической сварке под флюсом условия труда значительно лучше, чем при аргоно-дуговой сварке: дуга закрыта слоем шлака и флюса, выделение вредных газов и пыли значительно снижено, нет необходимости в защите глаз и кожи лица сварщика от излучения дуги, а для вытяжки газов достаточно естественной вытяжной вентиляции. К квалификации оператора автоматической сварочной установки предъявляются менее высокие требования [6].
Выбор материалов для сварки под флюсом
Для стали 15ГС выбираем сварочную проволоку Св-08ГС диаметром 3 мм, химический состав которой приведен в таблице 2.5 [4].
Таблица 2.5 - Химический сосав сварочной проволоки Св-08ГС, %
| Элементы | C | Si | Mn | Cr | Ni | P | S |
| Содержание, % | ≤0.10 | 0,06-0,85 | 1,4-1,7 | ≤0,2 | ≤0,25 | ≤0.025 | ≤0.03 |
Для сварки данной стали, выбираем флюс ФЦ-16, химический состав которого приведен в таблице 2.6 [4].
Таблица 2.6 – Химический состав флюса ФЦ-16, %
| Элемент | SiO2 | MnO | CaO | MgO | Al2O3 |
| Содержание, % | 26-32 | 3-6 | 15-21 | 6-9 | 17-21 |
| Элемент | CaF2 | C | Fe2O3 | S | P |
| Содержание, % | 12-18 | - | ≤1,0 | ≤0.03 | ≤0.035 |
Сварка ведется на постоянном токе обратной полярности.
Ручная дуговая сварка
Основной особенностью ручной дуговой сварки стали 15ГС является получение требуемого состава металла шва при сварке. Получению металла шва с необходимыми химическим составом иструктурами и уменьшению угара легирующих элементов способствует применение электродов с фтористокальциевым (основным) покрытием и поддержание короткой дуги без поперечных колебаний электрода. Последнее уменьшаети вероятность образования дефектов на поверхности основного металла в результате прилипания брызг.
Тип покрытия электрода определяет необходимость использования постоянного тока обратной полярности, величину которого назначают так, чтобы отношение его к диаметру электрода не превышало 25—30 А/мм. В потолочном и вертикальном положениях сварочный ток уменьшают па 10—30% по сравнению с током, выбранным для нижнего положения сварки. Сварка ведется на постоянном токе обратной полярности [5].
Выбор материалов для ручной сварки
Для сварки ответственных конструкций из низкоуглеродистых и низколегированных сталей выбираем тип электрода Э50А марки УОНИ-13/55-3,0. Ток - постоянный, полярность - обратная [4].
3 Проектирование технологии сборки и сварки
3.1 Расчёт (выбор) режимов сварки
Расчет режима сварки соединения №1. Для сварки полукорпусов, на основании РД 2730.940.102-92, выбираем режимы сварки под слоем флюса. Параметры приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 - Параметры режима автоматической сварки под флюсом для шва №1.
| Диаметр проволоки, мм | Сварочный ток, А | Сварочное напряжение, В | Скорость сварки, м/ч | Скорость подачи проволоки, м/ч | |
| Первый проход | 3 | 380 | 34 | 26 | 80 |
| Заполняющие проходы | 3 | 400 | 36 | 24 | 84 |
| Облицовочный проход | 3 | 420 | 38 | 22 | 88 |
Исходя из габаритов конструкции длина проходов будет следующая:
Для первого прохода: L= 1210мм.
Для заполняющих проходов: L = 1330мм.
Для облицовочного прохода: L = 1430мм.
Для определения площадей наплавки используют следующую формулу:
, (3.1)Где αН – коэффициент наплавки, при сварке под флюсом на постоянном токе обратной полярности, αН = 11,6 г/А·ч
Определяем площадь наплавки при выполнении корневого прохода:
Определяем площадь наплавки при выполнении заполняющего прохода:
Определяем площадь наплавки при выполнении облицовочного прохода:
Общая площадь для заполнения разделки составляет: FH = 811,3 мм2
Определяем количество проходов:
(3.2) 
Расчет режима сварки соединения №2. Для сварки корпуса с горловиной, на основании РД 2730.940.102-92, выбираем режимы сварки под слоем флюса. Параметры приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 - Параметры режима автоматической сварки под флюсом для шва №2.
| Диаметр проволоки, мм | Сварочный ток, А | Сварочное напряжение, В | Скорость сварки, м/ч | Скорость подачи проволоки, м/ч | |
| Первый проход | 3 | 380 | 34 | 22 | 84 |
| Заполняющие проходы | 3 | 400 | 36 | 20 | 88 |
| Облицовочный проход | 3 | 420 | 38 | 18 | 92 |
Исходя из габаритов конструкции длина проходов будет следующая:
Для первого прохода: L= 754мм.
Для заполняющих проходов: L = 836мм.
Для облицовочного прохода: L = 917мм.
Для определения площадей наплавки используют следующую формулу:
,Где αН – коэффициент наплавки, при сварке под флюсом на постоянном токе обратной полярности, αН = 11,6 г/А·ч
Определяем площадь наплавки при выполнении корневого прохода:
Определяем площадь наплавки при выполнении заполняющего прохода:
Определяем площадь наплавки при выполнении облицовочного прохода:
Общая площадь для заполнения разделки составляет: FH = 1950,6 мм2
Определяем количество проходов:
Расчет режима сварки соединения №3. Для сварки корпуса с сёдлами, на основании РД 2730.940.102-92, выбираем ручную дуговую сварку покрытыми электродами. ЭлектродыУОНИИ-13/55 - 3,0 ГОСТ 9466-75.
Ток сварки – 130А, Напряжение – 25В, полярность обратная, положение нижнее, длинна шва – 518мм.
Расчет режима сварки соединения №4. Для сварки корпуса с направляющими малыми, на основании РД 2730.940.102-92, выбираем ручную дуговую сварку покрытыми электродами. ЭлектродыУОНИИ-13/55 - 3,0 ГОСТ 9466-75.
Ток сварки – 130А, Напряжение – 25В, полярность обратная, положение нижнее, длинна шва – 80мм.
Расчет режима сварки соединения №5. Для сварки корпуса с направляющими, на основании РД 2730.940.102-92, выбираем ручную дуговую сварку покрытыми электродами. ЭлектродыУОНИИ-13/55 - 3,0 ГОСТ 9466-75.
Ток сварки – 120А, Напряжение – 23В, полярность обратная, положение вертикальное, длинна шва – 84мм.
Расчет режима сварки соединения №6. Для сварки корпуса с направляющими малыми, на основании РД 2730.940.102-92, выбираем ручную дуговую сварку покрытыми электродами. ЭлектродыУОНИИ-13/55 - 3,0 ГОСТ 9466-75.
Ток сварки – 120А, Напряжение – 23В, полярность обратная, положение нижнее, длинна шва – 26мм.
3.2 Анализ возможностей возникновения дефектов и остаточных деформаций
При сварке конструкции «Корпус клиновой задвижки» недопустимы следующие дефекты:
а) трещины (как горячие, так и холодные);
б) поры и скопления пор;
в) усадочные раковины и кратеры;
г) шлаковые включения;
е) подрезы;
ж) непровары;
з) наплывы;
и) смещения кромок.
Остаточные напряжения и деформации возникающие при сварке продольных и кольцевых швов [7]:
1. Продольные остаточные пластические деформации, создающие усадочную силу;
2. Неравномерные по толщине поперечные пластические деформации, образующие угловое перемещение в зоне сварки;
Перемещения возникающие при сварке продольных и кольцевых шов[7]:
1. Изгиб обечайки от неравномерного нагрева ее по ширине. Изгиб приводит к раскрыванию сварочного зазора.
2. Перемещения, вызываемые остыванием пластин в заваренной части шва, приводит к поступательному сближению пластин а главное, к их повороту, который вызывает закрывание зазора.
3. Перемещения, вызываемые изменением объема металла при его структурных превращениях в процессе сварки. Они могут как открывать, так и закрывать зазор при сварке.