Реферат: Технология автоматической сварки стали 18Г2АФпс автоматической сваркой под слоем флюса

·        Наличие мощной ванны расплавленного металла под слоем плохо проводящего тепло флюса является весьма благоприятным фактором, способствующим стабильному горению дуги. Сварка обычно производится на переменном токе, поэтому отсутствует явление магнитного выдувания дуги.

·        Дуга горит под толстым покровом флюса и невидима для оператора и окружающих лиц, вследствие чего не требуется специальных устройств для защиты глаз.

·        Процесс сварки под флюсом полностью механизирован. Простота процесса позволяет использовать для обслуживания автомата рабочих низкой квалификации, не требующей длительной подготовки.

Большие токи, высокая производительность, хорошее формирование шва, высокое качество сварного соединения, отсутствие брызг, пониженный расход электродной проволоки и электроэнергии, простота и надежность процесса - отличительные особенности способа автоматической сварки под флюсом.

К недостаткам флюса можно отнести высокое содержание фтора, могущее вызвать отравление работающих при сварке в замкнутых пространствах (внутри котлов, резервуаров и т.п.), и также снижающее устойчивость дуги.

Сварка на флюсовой подушке

Не менее известным является способ односторонней сварки на флюсовой подушке. На рис. 4, показан прорезиненный изнутри шланг, уложенный на дно стального лотка, и слой флюса, отделенный от шланга огнеупорной тканью. Такая конструкция устанавливается точно под стыком, затем в шланг под давлением подается воздух, чтобы плотно поджать флюс к обратной стороне листов для предотвращения утечки расплавленного металла.

Преимущество процесса сварки на флюсовой подушке заключаеся в том, что из-за плохого контакта между флюсом и обратной стороной листов дефекты почти не возникают, так как поршкообразный флюс подвержен силовому воздействию жидкого металла сварочной ванны и дуги, в основном в вертикальном положении.

Однако при этом процессе плотность флюса в подушке неизбежно становится неодинаковой, так как флюс порошкообразный, размеры частиц различны. Поэтому давление флюса от пневматического шланга на обратную сторону листов будет различным. Таким образом, при сварке на флюсовой подушке шов с обратной стороны формируется неравномерно. Известна повышенная чувствительность процесса односторонней сварки на флюсовой подушке к величине зазора между стыкуемыми листами, колебаниям режима сварки, изменениям угла разделки кромок и притпления. Повышение тока сварки приводит к чрезмерному увеличению геометрических размеров обратного валика шва. В большинстве случаев процесс сварки на флюсовой подушке применяется при сварке листов толщиной до 12 мм.

За рубежом был разработан способ односторонней сварки на двух-слойной флюсовой подушке (рис. 4). При этом способе нижний слои содержит тугоплавкие материалы типа окисей кремния, алюминия, титана, циркония, а верхний - более легкоплавкие, на основе окисей кальция, магния, марганца, калия, натрия.

Верхний слой обеспечивает хорошее формирование обратного валика, а нижний предотвращает провисание и протекание металла сварочной ванны с обратной стороны. Судостроительные фирмы Японии широко используют одностороннюю сварку на флюсовой подушке из самотвердеющего флюса, который включает в качестве основной составляющей фенольную или фенолформальдегидую смолы, являющиеся термореактивными, т.е. при достижении температуры 100-120°С флюс при помощи смолы твердеет и переходит в состояние, при котором отсутствуют недостатки, присущие односторонней сварке на медной подкладке и флюсовой подушке, сохраняя их преимущества.

Сварка на флюсовой подушке принципиально отличается от cпoсобов сварки на металлических подкладках из-за различного, влияния характера теплоотвода и условий кристаллизации металла сварочной ванны.

При исследовании процесса сварки на флюсовой подушке было показано, что диапазон возможностей этого способа может быть существенно расширен, если изменить состав флюса сделав его более тугоплавким на основе окисей кремния. Такой флюс, расплавляясь, обеспечивает благоприятные условия формирования шва с обратной стороны в широком диапазоне температур и времени, при котором различные технологические возмущения (удары, встряхивания) не повлекут за собой изменения геометрических размеров обратного валика шва. Двухслойная флюсовая подушка, состоящая из недефицитного и дешевого кварцевого песка, обеспечивает хорошие условия для формирования обратного валика при односторонней сварке под флюсом.

Данная технология обеспечивает двустороннее формирование шва при отсутствии сквозного зазора между кромками листов.

При этом толщина слоя подкладчного флюса не превышает 6 MM. На флюсовой подушке сваривают не только прямолинейные, но и кольцевые швы. Но они, как правило, не односторонние, а двусторонние с Х-образной разделкой. Интересная работа бьша выполнена по односторонней сварке на флюсовой подушке продольных стыков трубопроводов в Ждановском металлургичёском институте. Сварка выполнялась двумя электродами одновременно; С-образным и обычной электродной проволокой, расположенной внутри изогнутого электрода. Проплавление кромок обеспечивалось проволочным электродом, заполнение шва и формирование обратного валика, равномерного по ширине и высоте - профилированным электродом.

При помощи этого способа удалось добиться стабильного процесса на обычных стандартных флюсах при существенном повышении производительности труда. Оценивая в целом способы сварки на медной подкладке и флюсовой подушке, следует сказать, что способов односторонней сварки на флюсовой подушке более применим на практике, из-за большей возможности получить бездефектный шов, меньшей стоимости, простоты конструкции подкладочных устройств, легкого прилегания подкладки к листам. Предпочтителен этот способ также в тех условиях, когда требования, предъявленные к точности сборки, менее высоки.

3. Разработка процесса сварки плиты из стали 18Г2АФпс

Технология автоматической сварки под слоем флюса разрабатывается такой последовательности:

·        подготовка металла под сварку;

·        выбор материала и оборудования;

·        выбор техники выполнения сварных швов;

·        выбор режима сварки.

.1 Подготовка металла под сварку

Подготовка деталей и сборка конструкции для сварки под флюсом должны выполняться особенно тщательно. Это вызвано жидкотекучестью расплавленного металла и флюса, глубоким проваром. Поэтому требуется соблюдать высокую точность размеров разделки кромок и равномерности зазора между ними.

Подготовка металлопроката под сварку состоит из предварительной правки металлопроката, очистки от смазки и грязи, и создания кромок. Правку металлопроката выполняют механическим способом, используя прокатку между валками, прессовку, а также термическим способом - с местным или всеобщим нагревом деталей.

Чистить металл от смазки, грязи и ржавчины необходимо, чтобы уменьшить количество неметаллических включений и пор в сварном шве.

Разрабатывать кромки необходимо в соответствии со способом и технологией сварки, учитывая толщину сварочных элементов и положение швов в пространстве. Тип разделок кромок и их размеры, а также условия их сборки и сварки зависят от конструкции сварного соединения, состава (марки) свариваемого материала, условий сварки и т.д. и обычно указываются в технических условиях на изготовление конструкций или должны соответствовать ГОСТ 8713-79*.

После разметки деталей их вырезают, используя механические способы, газовую или плазменную резку. После этого, если необходимо, разделывают кромки согласно чертежу. Иногда операции вырезки детали и подготовки кромок совмещают. Кромки подготовляют также механическими способами, газовой или плазменной резкой. Перед сборкой деталей свариваемые кромки зачищают по всей длине на ширину 25-30 мм металлическими щетками, шлифовальными кругами и т.д. от грата, масла и других загрязнений до металлического блеска.

Влага и образующийся при пониженных температурах конденсат должны удаляться подогревом или обдувкой горячим воздухом. Особенно тщательно следует зачищать торцы свариваемых кромок, предупреждать попадание в зазор между кромками остатков шлаковой корки, грязи и др. При сборке соединения под сварку используют струбцины, скобы в другие приспособления для фиксации кромок в требуемом положении. Для сборки стыка на прихватках их длина должна быть 50-80 мм, а сечение должно быть около 1/3 сечения шва, но не более 25-30 мм². Расстояние между прихватками 300-800 мм.

Прихватки необходимо установить в местах сварных швов, за исключением мест их пересечения. Длина прихваток должна быть не меньше 50 мм, а промежуток между ними не больше 500 мм. Прихватки изготовляют из тех самых материалов, того же качества, что и материалы для выполнения основных швов. [10. c. 108]

Прихватки можно заменять сплошным швом небольшого сечения ("беглым" швом), выполняемым вручную электродом хорошего качества или механизированно в защитных газах или под флюсом. Сварку желательно начинать со стороны, обратной "беглому" шву. После сварки поверхность прихваток и "беглого" шва, а также кромок зачищают и осматривают. Не допускаются подрезы и трещины, которые следует исправлять выплавкой или вырубкой и подваркой. При сварке прихватки и "беглый" шов должны полностью перевариваться.

В начале шва, где возможен непровар, и в его конце, где образуется кратер, если они находятся на краю изделия, устанавливают эаходные и выходные планки размером до 100x150 мм с толщиной, равной толщине свариваемого металла. При сварке с разделкой кромок в заходной и выходной планках кромки также разделывают. Требуемый режим сварки необходимо проверять сваркой опытных образцов и контролем размеров полученного шва. сталь сварка углеродный флюс

Перед началом автоматической сварки желательно на холостом перемещении автомата проверить правильность направления электрода относительно свариваемых кромок. В процессе сварки положение электрода корректируют с помощью указателей или копиров.

Складывают детали под сварку, используя специальное оборудование (стягивающие планки, скобы и т.д.), а также с помощью прихваток.

.2 Выбор материала и оборудования

Промышленность выпускает два типа аппаратов для дуговой сварки под флюсом:

с постоянной скоростью подачи электродной проволоки, не зависимой от напряжения на дуге (основанные на принципе саморегулирования сварочной дуги);

аппараты с автоматическим регулированием напряжения на дуге и зависимой от него скоростью подачи электродной проволоки (аппараты с авторегулированием).

Сварное оборудование выбирается в зависимости от толщины сварных деталей (по максимальному значению сварного тока). При сварке толстолистового проката, когда необходимо установить плотность тока более 50 А/мм², выбрать провод диаметром более 3 мм, а скорость подачи более 3-х м/мин., рационально использовать автоматы типа ТС с постоянной скоростью подачи провода.

В сварочных головках с постоянной скоростью подачи при изменении длины дугового промежутка восстановление режима происходит за счет временного изменения скорости плавления электрода вследствие саморегулирования дуги. При увеличении дугового промежутка (увеличение напряжения на дуге) уменьшается сила сварочного тока, что приводит к уменьшению скорости плавления электрода.

Уменьшение длины дуги вызывает увеличение сварочного тока и скорости плавления. В этом случае используют источники питания с жёсткой вольтамперной характеристикой.

В сварочных головках с автоматическим регулятором напряжения на дуге нарушение длины дугового промежутка вызывает такое изменение скорости подачи электродной проволоки (воздействуя на электродвигатель постоянного тока), при котором восстанавливается заданное напряжение на дуге. При этом используют аппараты с падающей вольтамперной характеристикой.

Аппараты этих двух типов отличаются и настройкой на заданный режим основных параметров: сварочного тока и напряжения на дуге. На аппаратах с постоянной скоростью подачи заданное значение сварочного тока настраивают подбором соответствующего значения скорости подачи электродной проволоки. Напряжение на дуге настраивают изменением крутизны внешней характеристики источника питания.

Необходимую скорость подачи электродной проволоки устанавливают или сменными зубчатыми шестернями (ступенчатое регулирование), или изменением числа оборотов двигателя постоянного тока (плавное регулирование). Для расширения пределов регулирования скорости подачи в последнее время - часто используют плавно-ступенчатое регулирование (двигатель постоянного тока и редуктор со сменными шестернями).

На аппаратах с автоматическим регулятором напряжение на дуге задается и автоматически поддерживается постоянным во время сварки.

Заданное значение сварочного тока настраивают изменением крутизны внешней характеристики источника питания.

Настройка других параметров режима сварки (скорости сварки, вылета электрода, вы соты слоя флюса и др.) аналогична для аппаратов обоих типов и определяется конструктивными особенностями конкретного аппарата.

Правильный выбор марки электрода - один из главнейших элементов разработки автоматической сварки под слоем флюса. Химический состав электродной проволоки определяет состав металла сварного шва и его прочностные характеристики.

При сварке малоуглеродистой стали используют малоуглеродистую проволоку сипа СВ-08, СВ- 08ГА, СВ-1-Г2.

При сварке легированной стали используют легируемую проволоку- СВ-08Х12Н10Г2Б, СВ1-Х20Н15, СВ13Х25Н18.

Плавленные флюсы типа АН-348 или ОСЦ-45 эффективно используют для сваривания углеродных и низколегированных сталей, а также при сварке проволокой диаметром более 3-х мм. Применение флюса ОСЦ-45 ограниченно в плохопроветриваемых помещениях, т.к. он выделяет большее количество вредных газов.

При сварке малоуглеродистых сталей можно также использовать керамические флюсы типа К-1, К-2, К-11.

Тип производства выбираем исходя из массы, габаритов сварной конструкции и заданной программой выпуска - крупносерийное;

3.3 Выбор техники выполнения сварных швов

Разрабатывать кромки необходимо в соответствии со способом и технологией сварки, учитывая толщину сварочных элементов и положения швов в пространстве.

Произведем расшифровку обозначения сварки: ГОСТ 8713-79-С17-АФ:

ГОСТ 8713-79 Сварка под флюсом. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры:

С19 - условное обозначение сварного соединения- односторонний, на флюсовой подушке;

Данный тип соединения является стыковым. Форма подготовленных кромок: со скосом двух кромок.

Скошенные кромки притупляют, чтобы предотвратить сквозное проплавление корня шва. [7, c. 17]

Рис. 5. а) Эскиз сечения шва с указанием его размеров; б) Форма подготовленных кромок под сварку и характер сварного шва.

3.4 Выбор режима сварки

К режиму сварки при автоматической сварке под слоем флюса необходимо отнести: силу тока, скорость подачи проволоки, скорость сварки.

) Значение силы тока вычисляется по формуле:

св =80…100)*h, (А)

где h- глубина проплавления, мм

св = 80*20 = 1600, A

2) Скорость подачи посадочной проволоки должна равняться скорости плавления проволоки и рассчитывется по формуле:

Vпр =  , (см/час)

где: Iсв - сила сварочного тока, А;

αн - коэффициент наплавки, г*А/ч;диаметр посадочной проволоки, см;плотность металла проволоки, г/см³;

пр = (4*16 *1600) / (3.14*0.42 *7,8)=261, (см/час).

Vсв =  = 261см/час =2,61м/час

Скорость сварки можно определить, если знать часовую производительность сварки и погонный вес шва :