Брянск, Россия
Брянск, Брянская область, Россия
Брянск, Брянская область, Россия
Брянск, Брянская область, Россия
ГРНТИ 55.01 Общие вопросы машиностроения
ГРНТИ 55.13 Технология машиностроения
Рассмотрены вопросы выбора рациональной конструкции сварного соединения и технология автоматической сварки неплавящимся вольфрамовым электродом импульсной дугой в среде аргона с подачей присадочной проволоки и без нее для повышения качества сварных соединений трубопроводов гидроразводки строительной техники.
технология сварки труб, импульсная дуга, вольфрамовый электрод, арматура, гидроразводка
Постоянное увеличение интенсивности эксплуатации строительной техники требует от заводов-изготовителей повышения качества ее деталей и узлов. Одним из важных узлов строительной техники является гидроразводка экскаваторов, протяженность труб различного сечения на одном экскаваторе составляет около 77 м. Выход из строя в процессе эксплуатации одного или нескольких участков гидроразводки может надолго вывести из строя работающий экскаватор, поэтому повышение качества сварных соединений, таких как труба с трубой, труба с фланцем, труба с ниппелем, является актуальной проблемой строительной техники.
В настоящее время указанные сварные соединения выполняются с применением механизированной сварки в СО2 проволокой Св-08Г2С диаметром 1,2 мм, что не всегда обеспечивает 100 %-е качество сварных соединений [1; 2].
Перспективным с точки зрения повышения качества сварных соединений является метод автоматической сварки неплавящимся вольфрамовым электродом импульсной дугой в среде аргона с подачей присадочной проволоки и без нее, в зависимости от толщины стенки свариваемых деталей [3; 4].
К качеству сварных соединений гидроразводки экскаваторов предъявляют повышенные требования: отсутствие окислов и шлаков по внутренней и наружной поверхностям соединений, а в металле швов - пор, трещин и шлаковых включений, равномерное проплавление по всему периметру с утяжкой 0,3 мм и усилением швов не более 0...3 мм.
Качество сварных швов также зависит от точности сборки свариваемых стыков труб. Зазор в стыке должен быть не более 0,5 мм, а превышение кромок - не более 0,3...0,4 мм.
В случае применения механизированной сварки в СО2 во внутренней полости труб на поверхности корня шва образуются участки со шлаковыми и окисными включениями.
При автоматической сварке в среде аргона эти дефекты могут быть исключены благодаря дополнительному поддуву аргона во внутреннюю полость трубопроводов. Оптимальный расход газа составляет 1...2 л/мин.
Разработка технологического процесса автоматической сварки в аргоне труб с арматурой (фланцы, ниппели и др.) гидроразводки экскаватора осуществлялась по двум основным направлениям [5; 6]:
- автоматическая сварка неплавящимся электродом в среде аргона поворотных стыков труб с арматурой;
- автоматическая сварка неплавящимся электродом в среде аргона неповоротных стыков труб с арматурой.
Применение первого варианта наиболее целесообразно для сварки труб с арматурой, имеющих небольшую протяженность (до 400 мм) и незначительный изгиб в нескольких плоскостях.
Трубы, имеющие значительный изгиб в пространстве и большую протяженность (до 2000 мм), целесообразно сваривать в неповоротном положении.
Сварка поворотных стыков проводилась на установке АГСВ-4АР (рис. 1), предназначенной для автоматической сварки неплавящимся электродом в аргоне сталей и сплавов непрерывной и импульсной дугой.
Рис. 1. Установка для сварки поворотных стыков трубопроводов
Основные технические данные установки АГСВ-4АР:
|
Напряжение питающей сети, В |
220 |
|
Максимальнй сварочный ток, А |
315 |
|
Используемые источники питания сварочной дуги: постоянного тока переменного тока |
ВСВУ-315 ИСВУ-315 |
|
Род сварочного тока |
Постоянный, постоянный импульсный и переменный |
|
Диаметр вольфрамового электрода, мм |
1...5 |
|
Диаметр присадочной проволоки, мм |
0,8...2 |
|
Скорость подачи присадочной проволоки, м/ч |
5...35 |
|
Регулирование скорости присадочной проволоки |
Плавное |
|
Установочные перемещения горелки, мм: по оси стыка по вертикали к стыку |
± 50 ± 50 |
|
Габаритные размеры, мм: головки сварочной пульта управления шкафа с электроаппаратурой |
310х360х675 240х100х360 1075х500х1900 |
|
Масса установки, кг |
675 |
Сварка неповоротных стыков проводилась на установке УСТ-14 (рис. 2), предназначенной для автоматической сварки неплавящимся электродом в аргоне сталей и сплавов непрерывной и импульсной дугой.
Рис. 2. Установка для сварки неповоротных стыков трубопроводов
Основные технические данные установки УСТ-14:
|
Диаметр свариваемых труб, мм |
10...220 |
|
Сварочный ток, А |
40...350 |
|
Диаметр вольфрамового электрода, мм |
2...4 |
|
Скорость сварки, м/ч |
4...25 |
|
Скорость подачи присадочной проволоки, м/ч |
5...35 |
|
Диаметр присадочной проволоки, мм |
1,0...1,6 |
|
Величина вертикального перемещения планшайбы, мм |
250±2 |
|
Подача сварочного тока, питания электродвигателя подачи присадочной проволоки |
Коллекторная |
|
Род сварочного тока |
Постоянный, постоянный импульсный, переменный |
|
Используемые источники питания сварочной дуги: постоянного тока переменного тока |
ВСВУ-315 ИСВУ-315 |
|
Питание цепи управления, В |
220 |
|
Габаритные размеры установки, мм: длина ширина высота |
2850 2652 2830 |
|
Масса установки (без источника питания), кг |
790 |
|
Разработка технологии автоматической сварки в контролируемой среде деталей гидроразводки экскаватора выполнялась на образцах, состоящих из трубы диаметром 38 мм (толщина стенки трубы - 4 мм) и фланца, а также трубы диаметром 10 мм (толщина стенки трубы - 2 мм) и ниппеля. Применялись неплавящиеся электроды диаметром 3...4 мм из вольфрама по ВТУ ВЛ-24-5-62, в качестве присадочного материала применялась сварочная проволока Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70 диаметром 1,2 мм. Материал труб - сталь 20, материал фланца и ниппеля - сталь 35.
Подготовка кромок деталей под сварку для выполнения опытных работ представлена на рис. 3.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3. Подготовка кромок разделки под сварку: 1 – фланец (в случае «г» - ниппель);
2 – труба
Перспективным с точки зрения получения качественного сварного соединения является процесс сварки с присадочной проволокой с предварительной разделкой кромок свариваемых деталей (рис. 3б, в). Разделка кромок может быть односторонней (б) и двухсторонней (в). Оптимальный угол разделки кромок - 45...50°.
|
Установлено, что технологический процесс сварки с присадкой трубы с фланцем обеспечивает стабильное качество сварных соединений, однако более предпочтителен процесс сварки с двухсторонней разделкой кромок, обеспечивающий качество корневого шва и, соответственно, всего сварного соединения, в то время как при использовании односторонней разделки кромок возможны отдельные случаи неполного проплавления корневой части шва, замыкание электрода на боковую вертикальную поверхность разделки в процессе сварки, а также более трудоемкая операция настройки сварочной горелки по оси стыка.
Разработка технологии сварки трубы 10х2 мм с ниппелем (рис. 3г) осуществлялась с использованием центратора, позволяющего совмещать и фиксировать свариваемые кромки деталей. Сварка выполнялась импульсной дугой без разделки стыкуемых кромок. Базовый режим сварки трубы 10х2 мм с ниппелем приведен в табл. 2.
Таблица 1
Базовый режим сварки
|
Режим сварки |
Ток сварки, А |
Скорость подачи проволоки, м/ч |
Скорость сварки, м/ч |
||||||||||
|
Номер сектора программы |
|||||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||||
|
Непре-рывная дуга |
1 шов |
100 |
98 |
98 |
95 |
95 |
95 |
87 |
85 |
85 |
85 |
– |
7...8 |
|
2, 3 швы |
110 |
110 |
105 |
105 |
100 |
100 |
100 |
98 |
95 |
95 |
20...40 |
7...8 |
|
|
Импуль-сная дуга |
1 шов |
150 |
150 |
150 |
150 |
150 |
140 |
140 |
135 |
135 |
130 |
– |
7...8 |
|
2, 3 швы |
170 |
170 |
170 |
170 |
170 |
160 |
160 |
150 |
150 |
150 |
20...40 |
7...8 |
|
Примечание. Положение тумблеров на пульте источника питания дуги при импульсном
процессе сварки:
Фронт нарастания импульса................................................................... 0,04
Дежурный ток.......................................................................................... 5
Нарастание тока....................................................................................... 12
Импульс.................................................................................................... 0,26
Пауза......................................................................................................... 0,24
Заварка кратера........................................................................................ 9
Время отключения источника.................................................................4
Таблица 2
Базовый режим сварки трубы 10х2 мм с ниппелем
|
Режим сварки |
Ток сварки, А |
Скорость сварки, м/ч |
|||||||||
|
Номер сектора программы |
|||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
|
Импульсная дуга без присадочной проволоки |
115 |
110 |
100 |
100 |
98 |
98 |
98 |
90 |
90 |
85 |
5...6 |
Примечание. Положение тумблеров на пульте источника питания дуги при импульсном
процессе сварки:
Фронт нарастания импульса................................................................... 0,04
Дежурный ток.......................................................................................... 4
Нарастание тока....................................................................................... 9
Импульс.................................................................................................... 0,16
Пауза......................................................................................................... 0,24
Заварка кратера........................................................................................ 4,5
Время отключения источника................................................................ 1,0
|
1. Чернышов, Г.Г. Технология электрической сварки плавлением / Г.Г. Чернышов. - М.: Академия, 2006. - 443 с.
2. Сварка в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1978. - Т.1. - 504 с.
3. Белинский, С.М. Оборудование для сварки неплавящимся электродом в среде инертных газов / С.М. Белинский, Б.А. Коганский, Б.Я. Темкин. - Л.: Энергия, 1975. - 101 с.
4. Смирнов, В.В. Оборудование для дуговой сварки / В.В. Смирнов. - Л.: Энергоиздат, 1986. - 656 с.
5. Рабинович, И.Я. Оборудование для дуговой электрической сварки / И.Я. Рабинович. - М.: Машгиз, 1985. - 380 с.
6. Бродский, А.Я. Дуговая электросварка в инертной среде / А.Я. Бродский. - М.: Машгиз, 1950. - 246 с.
