Деятельность основных цехов завода "Автокран"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сварочный цех

Сваркой называется технологический процесс получения неразъемных соединений различных материалов. Сварку применяют для соединения однородных и разнородных металлов и их сплавов, металлов с некоторыми неметаллическими материалами (керамикой, графитом, стеклом и др.), а также пластмасс.

Сварка является экономически выгодным, высокопроизводительным и в значительной степени механизированным технологическим процессом. Сварку широко применяют практически во всех отраслях машиностроения и строительной промышленности.

Внедрение сварки в технологический процесс изготовления новых изделий часто связано с заменой литых и кованых конструкций и деталей машин на прокатно-сварные или комбинированные, включающие литые, кованые и штампованные элементы, соединенные сваркой. Такая замена является экономически целесообразной, особенно, если конструкция имеет сложную геометрическую форму, а также при единичном и мелкосерийном производстве. Применение сварки в этих случаях приводит к экономии металла, сокращению трудоемкости, снижению себестоимости и улучшению условий труда.

Способы сварки и сборки узлов.

Ручная дуговая сварка.

Ручную дуговую сварку выполняют сварочными электродами, которые подают в дугу и перемещают вдоль заготовки. Для удержания электрода и подвода к нему тока сварщик использует электрододержатель.

Дуга горит между стержнем электрода и основным металлом. Стержень электрода плавится, и расплавленный металл каплями стекает в металлическую ванну. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода, образуя газовую защитную атмосферу, вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну на поверхности расплавленного металла. Металлическая и шлаковая ванны вместе образуют сварочную ванну. По мере движения дуги сварочная ванна затвердевает, и образуется сварной шов. Жидкий шлак по мере остывания образует па поверхности шва твердую шлаковую корку. В перегретой сварочной ванне протекает ряд металлургических процессов: испарение или окисление (выгорание) некоторых легирующих элементов, например углерода, марганца, кремния, хрома и др., и насыщение расплавленного металла кислородом, азотом и водородом из окружающего воздуха. В результате изменяется состав сварного шва по сравнению с электродным и основным металлом, а также понижаются его механические свойства, особенно вследствие насыщения шва кислородом.

Автоматическая дуговая сварка под флюсом.

При этом способе используют процесс, отличающийся от ручной сварки покрытыми электродами следующим: сварку ведут непокрытой электродной проволокой, дугу и сварочную ванну защищают флюсом, подача и перемещение электродной проволоки механизированы. Автоматизированы процессы зажигания дуги и заварка кратера в конце шва. Указанные особенности автоматической сварки обеспечивают значительное повышение ее производительности и более высокое качество сварных соединений по сравнению с ручной сваркой.

Дуга горит между электродной проволокой основным металлом.

Столб дуги и металлическая ванна жидкого металла со всех сторон плотно закрыты слоем флюса толщиной 30-50 мм.

Часть флюса, окружающего дугу, расплавляется, образуя на поверхности расплавленного металла ванну жидкого шлака. Для сварки под флюсом характерно глубокое проплавление основного металла. Действие мощной дуги и весьма быстрое движение электрода вдоль заготовки обусловливают оттеснение расплавленного металла в сторону, противоположную направлению сварки. По мере поступательного движения электрода происходит затвердевание металлической и шлаковой ванн с образованием сварного шва, покрытого твердой шлаковой коркой. Электродную проволоку подают в дугу и перемещают ее вдоль шва механизированным способом с помощью механизмов подачи и перемещения. Ток к электроду поступает через токопровод.

Основные преимущества автоматической сварки под флюсом по сравнению с ручной дуговой сваркой состоят в повышении до 15--20 раз производительности процесса сварки, качества сварных соединений и уменьшении себестоимости 1м сварного шва.

Сварка в атмосфере защитных газов.

При сварке в атмосфере защитных газов или газоэлектрической сварке электрод, зона дуги и сварочная ванна защищаются струей защитного газа. Газ подают с помощью сварочной горелки через сопло (из керамики или меди), в центр которого помещается электрод. Медное сопло охлаждается водой и изолировано от других частей горелки и токоподвода.

Защитные газы, как правило, обладают хорошей ионизирующей способностью, поэтому обеспечивают стабильное горение дуги, в том числе и при малых сварочных токах.

В качестве защитных газов применяют инертные газы (аргон и гелий) и активные газы (углекислый газ, азот, водород и др.), иногда -- смеси двух газов или более. У нас в стране наиболее распространены аргон (Аг) и углекислый газ (СО₂ ).

Аргон -- бесцветный газ, в 1,38 раза тяжелее воздуха. С большинством элементов он не образует химических соединений и нерастворим в жидких в твердых металлах. Аргон получают из воздуха, переохлажденного до низких отрицательных температур, путем избирательного испарения при температурах выше -- 185,5° С. Согласно ГОСТ 10157--73 выпускают три марки аргона различной чистоты: А-99,99%, Б-99,96% и В-99,90% чистого аргона, остальные -- примеси кислорода и азота. Поставляется и хранится аргон в сжатом газообразном состоянии в стальных баллонах под давлением 15 МПа.

Углекислый газ -- бесцветный, со слабым запахом, в 1,52 раза тяжелее воздуха и нерастворим в жидких металлах. Углекислый газ оказывает окислительное действие на расплавленные металлы, особенно после термической диссоциации на окись углерода и кислород. Получают углекислый газ из отходящих газов химических производств в сжиженном или твердом состоянии (сухой лед). Согласно ГОСТ 8050--76 выпускают два сорта сварочного углекислого газа и пищевую углекислоту соответственно с 99,5; 99,0 и 98,5% чистого газа. Для сварки газ поставляют и хранят в сжиженном состоянии в стальных баллонах под давлением 7 МПа.

Аргонодуговая сварка. Этим способом можно сваривать по двум схемам: неплавящимся и плавящимся электродами. Сварку неплавящимся электродом применяют, как правило, при соединении металла толщиной 0,1--6 мм; плавящимся электродом -- от 2 мм и более. Разграничение по толщинам является условным. Нередко, когда производительность не является главным показателем сварочного процесса, металл значительной толщины также сваривают неплавящимся электродом многослойным швом.

В атмосфере аргона неплавящимся вольфрамовым электродом можно сваривать с расплавлением только основного металла толщиной до 3 мм.

Сварка в атмосфере углекислого газа. Эту сварку выполняют только плавящимся электродом на повышенных плотностях постоянного тока обратной полярности. Данный режим обусловлен теми же особенностями переноса электродного металла и формирования шва, которые рассмотрены для сварки плавящимся электродом в аргоне.

При применении СО₂ в качестве защитного газа необходимо учитывать некоторые металлургические особенности процесса сварки, связанные с окислительным действием СО₂ по отношению к расплавленному металлу. При высоких температурах сварочной дуги СО₂ диссоциирует на окись углерода (СО) и кислород (О), который, если не принять специальных мер, приводит к окислению свариваемого металла и легирующих элементов. Окислительное действие С0₂ нейтрализуется введением в сварочную проволоку избыточного количества раскислителей марганца и кремния. Поэтому для сварки в СО₃ конструкционных углеродистых и низколегированных сталей применяют специальные марки сварочной проволоки с повышенным содержанием этих элементов (Св-08ГС, Св-10Г2 и т. д.).

Сварка в атмосфере защитных газов в зависимости от степени механизации процессов подачи присадочной или сварочной проволоки и перемещения сварочной горелки может быть ручной, полуавтоматической и автоматической. При этом особенности схемы процессов и области их преимущественного применения предопределили наибольшее распространение различных видов сварки по степени их механизации.

Оборудование поста для сварки в защитных газах состоит из газоэлектрической горелки 7, баллона 1 с аргоном или углекислым газом, газового (кислородного) редуктора 4 для снижения давления газа, защитного щитка 8 с кнопкой включения, кислородного шланга 6 и источника тока 9. При полуавтоматической и автоматической сварке оборудование дополняется соответственно механизмом подачи 5 или самоходным автоматом. При применении СО₂ газовое оборудование оснащается подогревателем 2 газа и его осушителем 3. Последние необходимы для предотвращения замерзания редуктора в результате поглощения теплоты при испарении жидкой углекислоты и удаления влаги при использовании низких сортов газа (пищевой углекислоты).

Области применения сварки в защитных газах охватывают очень широкий круг материалов и изделий (узлы летательных аппаратов, элементы атомных установок, корпуса и трубопроводы химических аппаратов), для которых сварка покрытым электродом или автоматическая под флюсом не обеспечивает необходимого качества сварного соединения либо их нельзя применить из-за их ограниченных технологических возможностей. По сравнению с указанными способами сварка в атмосфере защитных газов имеет следующие преимущества:

1) высокую степень защиты расплавленного металла от воздействия воздуха; 2) отсутствие на поверхности шва при применении аргона окислов и шлаковых включений; 3) возможность ведения процесса во всех пространственных положениях; 4) возможность визуального наблюдения за процессом формирования шва и его регулирования; 5) более высокую производительность процесса, чем при ручной дуговой сварке; 6) низкую стоимость сварки в углекислом газе.

Сварка легированных сталей и титановых сплавов.

Углеродистые (более 0,30% С) и легированные (легирующих элементов до 3--5%) конструкционные стали (45, ЗОХГСА, 40ХФА и др.) применяют в состоянии закалки и отпуска как материал повышенной прочности для изготовления деталей машин и конструкций. В нормализованном состоянии (закалка с охлаждением на воздухе) они имеют перлитную или мартенситную структуру и по этому признаку являются сталями перлитного или мартенситного класса.

Стали, одновременно легированные хромом, молибденом и ванадием, относятся к теплоустойчивым сталями (15ХМ, 15Х1М1Ф и др.). По структуре в нормализованном состоянии теплоустойчивые стали могут быть перлитного и мартенситного классов.

Электродуговую сварку углеродистых и легированных сталей выполняют электродными материалами, обеспечивающими необходимые механические свойства или теплоустойчивость наплавленного металла. Основная трудность при сварке углеродистых и легированных сталей заключается в закалке околошовной зоны и возможности образования холодных трещин. Для предупреждения холодных трещин рекомендуется:

подогревать изделия до 100--300°С для замедления охлаждения и исключения закалки сварного соединения;

заменять однослойную сварку многослойной; при этом сваривают валиками небольшого сечения по неостывшим (ниже 100--
300° С) нижним слоям металла;

применять для сварки основные электроды и флюсы; перед
сваркой прокаливать электроды и флюсы при 400--450°С в течение нескольких часов для удаления из них влаги; сваривать на постоянном токе обратной полярности;

4) производить отпуск изделий непосредственно после сварки до 300°С и выше для повышения пластичности закаленной структуры.

Контактную точечную сварку конструкционных сталей выполняют на мягких режимах (продолжительный нагрев током и быстрое удаление заготовок из машины во избежание отвода теплоты электродами). Контактную стыковую сварку этих сталей производят методом прерывистого оплавления, что обеспечивает подогрев деталей перед сваркой.

Сварка тугоплавких металлов и сплавов.

К тугоплавким металлам относятся титан, цирконий, ниобий, молибден и др., у которых температура плавления выше, чем у железа. При нагреве тугоплавкие металлы интенсивно поглощают газы (кислород, водород, азот). При этом даже незначительное содержание газов, например, кислорода, приводит к резкому снижению пластических свойств указанных металлов. Для получения качественных сварных соединений необходимо создавать совершенную защиту места сварки от воздействия воздуха.

Титан сваривают в атмосфере аргона с дополнительной газовой защитой корня шва и еще неостывшего участка шва до температуры 400° С. Титановые сплавы склонны к образованию холодных трещин при сварке. Сильное влияние на образование трещин оказывают газы (водород и кислород). Допустимо следующее содержание этих газов: 0,01% Н₂; 0,15% О₂. Перед сваркой, проволоку, и металл подвергают дегазации путем отжига в вакуумных печах.

Цирконий и ниобий являются тугоплавкими металлами, обладающими высокой коррозионной стойкостью. Их сваривают в атмосфере аргона высокой чистоты с защитой корня шва или в камере с контролируемой защитной атмосферой.

Молибден -- тугоплавкий и жаропрочный металл. При содержании свыше 0,001 % О₂ пластические свойства молибдена резко снижаются. Молибден сваривают электронным лучом в камере с вакуумом 133-10 Н/м².

Виды дефектов при сварке, меры их предупреждения и устранения.

Дефекты в соединениях бывают двух типов: внешние и внутренние. В сварных соединениях к внешним дефектам относят: наплывы, подрезы, наружные непровары и несплавления, поверхностные трещины и поры; к внутренним -- скрытие трещины и поры, внутренние непровары и несплавления, шлаковые включения и др. В паяных соединениях внешними дефектами являются наплывы и натеки припоя, неполное заполнение шва припоем; внутренними -- поры_, включения флюса, трещины и др.

Виды дефектов в сварных соединениях

Сварные и паяные соединения считают качественными, если в них нет дефектов и их механические свойства, удовлетворяют требованиям, предъявляемым в соответствии с условиями эксплуатации узла или конструкции. Качество сварных и паяных соединений обеспечивают предварительным контролем материалов и заготовок перед сваркой, текущим контролем за процессом сварки и окончательным контролем готовых сварных или паяных соединений.

В зависимости от того, нарушается или не нарушается целостность сварного соединения при контроле, различают разрушающие и неразрушающие методы контроля.

Виды контроля.

Предварительный контроль материалов и заготовок. При контроле основного и сварочных материалов устанавливают, удовлетворяют ли сертификатные данные в документах заводов-поставщиков требованиям, предъявляемым в соответствии с назначением и ответственностью сварных узлов и конструкций. Осматривают поверхности основного металла, сварочной проволоки и покрытий электродов с целью обнаружения внешних дефектов и повреждений. Перед сборкой и сваркой заготовок проверяют соответствуют ли их формы и габаритные размеры установленным, а также контролируют качество подготовки кромок и свариваемых поверхностей.

При изготовлении ответственных конструкций сваривают контрольные образцы. Из них вырезают образцы для механических испытаний. По результатам испытаний оценивают качество основного и сварочных материалов, а также квалификацию сварщиков, допущенных к сварке данных конструкций.

При применении для сварных конструкций легированных и высоколегированных сталей, цветных и тугоплавких металлов и сплавов выполняют испытания на свариваемость. Последние в дополнение к механическим испытаниям включают металлографический анализ структуры швов и зон термического влияния, замер твердости по сечению сварного соединения и испытания на стойкость против образования трещин.

Механические испытания сварных соединений выполняют в соответствии с ГОСТ 6996--66. Последний предусматривает статические испытания на растяжение и изгиб (загиб) и испытания на ударный изгиб наплавленного металла, различных участков сварного соединения и сварного соединения в целом. При испытаниях определяют пределы текучести и прочности, относительное удлинение и сужение, угол загиба и ударную вязкость.

Наплавленный металл и участки сварного соединения испытывают на стандартных образцах, которые в первом случае вырезают из многослойной наплавки, а во втором -- из сварной пластины со стыковым соединением. Сварное соединение испытывают на растяжение на сварных плоских или трубчатых образцах соответственно для стыковых соединений листов и труб. Усиление шва снимают механическим путем до толщины основного металла. При таком испытании определяют прочность наиболее слабого участка сварного соединения.

Сварное соединение испытывают на изгиб на плоских сварных образцах со снятым усилением с помощью двух опор и оправки. Диаметр оправки выбирают равным двум толщинам образца, а расстояние между опорами -- трем диаметрам оправки. При испытании определяют угол загиба при образовании первой трещины в растянутой зоне образца. Угол характеризует пластичность сварного соединения в целом. Металлографические исследования проводят на макро- и микрошлифах сварного шва. Темплеты для шлифов вырезают из сварных соединений поперек и в плоскости сварного шва. Макрошлифы приготовляют шлифованием, а микрошлифы -- шлифованием и полированием. Поверхность шлифов травят реактивами, выбранными в соответствии с видом металла и назначением исследования. Макроанализ проводят при оптическом увеличении до 30 раз для выявления границ шва и зоны термического влияния, макроскопического строения сварного шва (формы, размеров и направления кристаллитов, ликвационных зон и усадочной рыхлости), а также дефектов в шве и околошовной зоне. Микроанализ проводят при оптическом увеличении в 50--2000 раз для выявления микроструктуры шва и околошовной зоны (вида и соотношения структурных составляющих, наличия и распределения неметаллических включений), размера зерен, а также микроскопических трещин и пор.

На поперечных шлифах измеряют твердость вдоль линии, параллельной поверхности листа. Результаты испытаний представляют в виде графика изменения твердости по сечению. По твердости оценивают степень закалки различных зон сварного соединения и неравномерность механических свойств по его сечению.

Стойкость против образования трещин определяют путем сварки технологических проб или проведения специальных механических испытаний сварных соединений в процессе сварки.

Текущий контроль за процессом сварки. В процессе сварки проверяют соблюдение сварщиками установленных параметров режима сварки и исправность работы сварочного оборудования. Осматривают сварные швы для выявления внешних дефектов и замеряют их геометрические размеры. Замеченные отклонения устраняют непосредственно в процессе изготовления конструкций. Выявленные дефекты удаляют механическим путем или с помощью поверхностной газовой резки, а дефектные участки швов заваривают. Дефекты при повторной заварке исправляют в соответствии с установленными нормами.

Окончательный контроль готовых сварных и паяных соединений. Готовые сварные соединения подвергают следующим видам контроля: 1) внешнему осмотру для выявления поверхностных дефектов и обмеру сварных швов; 2) испытаниям на плотность, магнитному контролю, просвечиванию рентгеновскими и гамма-лучами, ультразвуком и др. для выявлений внутренних дефектов. Паяные соединения подвергают внешнему осмотру, испытаниям на плотность, магнитному и ультразвуковому контролю. Вид контроля и относительную протяженность контролируемых швов выбирают в зависимости от назначения и ответственности сварной или паяной конструкции.

На плотность испытывают емкости для хранения жидкостей, сосуды и трубопроводы, работающие при избыточном давлении, путем гидравлического и пневматического нагружения, керосином и с помощью течеискателей.

При гидравлическом испытании емкости наполняют водой, а в сосудах и трубопроводах создают избыточное давление жидкости, превышающее в 1,5--2 раза рабочее давление. В таком состоянии изделие выдерживают в течение 5--10 мин. Швы осматривают с целью обнаружения течи, капель и отпотеваний.

При пневматическом испытании в сосуды нагнетают сжатый воздух под давлением, которое на 0,01--0,02 МПа превышает атмосферное. Соединение смачивают мыльным раствором или опускают в воду. Наличие неплотности в швах определяют по мыльным пузырькам или пузырькам воздуха.

При испытании с помощью течеискателей внутри сосуда создают вакуум, а снаружи швы обдувают смесью воздуха с гелием. При наличии неплотностей гелий проникает в сосуд, откуда отсасывается в течеискатель со специальной аппаратурой для его обнаружения. По количеству уловленного гелия судят о неплотности сварных и паяных швов.

При испытании керосином швы емкостей с одной стороны смазывают керосином, с другой -- мелом. При наличии неплотности на поверхности шва, окрашенной мелом, появляются темные пятна керосина. Благодаря высокой проникающей способности керосина можно обнаружить поры диаметром в несколько микрон.

Магнитный контроль основан на намагничивании сварных или паяных соединений и обнаружении полей магнитного рассеивания на дефектных участках. Изделие намагничивают, замыкая им сердечник электромагнита или помещая его внутрь соленоида. В зависимости от способа обнаружения потоков рассеивания различают методы магнитного порошка, индукционный и магнитографический. При методе магнитного порошка на поверхность соединения наносят порошок железной окалины или его масляную суспензию. Изделие слегка обстукивают для облегчения подвижности частиц порошка. По скоплению порошка обнаруживают дефекты, залегающие на глубине до 6 мм. При индукционном методе магнитный поток в изделии наводят электромагнитом переменного тока. Рассеяние поля обнаруживают с помощью искателя, в катушке которого индуктируется эдс, вызывающая оптический или звуковой сигнал на индикаторе. При магнитографическом методе на шов накладывают и прижимают ферромагнитную ленту, на которой фиксируется магнитное изображение шва. Затем это изображение воспроизводится на экране электронно-лучевой трубки.

Рентгеновское просвечивание (рис.а) основано на различном поглощении рентгеновских лучей участками металла с дефектами или без них. Сварные соединения просвечивают с помощью специальных рентгеновских аппаратов. С одной стороны шва 3 на некотором расстоянии от него помещают рентгеновскую трубку 1, с другой (противоположной) стороны к нему плотно прижимают кассету 4 с рентгеновской пленкой. При просвечивании рентгеновские лучи 2 проходят через сварное соединение и облучают пленку. Для сокращения экспозиции просвечивания в кассету с пленкой закладывают усиливающие экраны. После проявления пленки на ней фиксируют участки повышенного потемнения, которые соответствуют дефектным местам в сварном соединении. Вид и размер дефектов определяют сравнением пленки с эталонными снимками.

Применяемые в промышленности рентгеновские аппараты позволяют просвечивать сварные соединения из стали толщиной 10--200 мм, алюминия до 300 мм, меди до 25 мм. Просвечиванием можно обнаружить большинство внутренних дефектов: крупные трещины, параллельные направлению рентгеновских лучей, непровары, поры и шлаковые включения. При этом фиксируют дефекты, размеры которых составляют 2% от толщины металла.

Методы контроля сварных соединений

При просвечивании сварных соединений гамма-лучами (рис.б) источником излучения служат радиоактивные изотопы: кобальт-60, тулий-170, иридий-192 и др. Ампулу с радиоактивным изотопом 5 помещают в свинцовый контейнер 6.. Техника просвечивания сварных соединений 8 гамма-лучами 7 подобна технике рентгеновского просвечивания. Этим способом выявляют аналогичные внутренние дефекты по потемнению участков пленки 9, помещенной в кассете 10. Просвечивание гамма-лучами по сравнению с рентгеновским имеет ряд преимуществ. Благодаря портативности аппаратуры его можно применять в любых условиях (в цехах, полевых условиях, на монтаже и т. п.). Кроме того, просвечивание гамма-лучами менее дорогостоящий способ. Недостатком его является малая чувствительность при просвечивании малых толщин (до 50 мм). На больших толщинах чувствительность такая же, как у рентгеновского метода.

Ультразвуковой контроль (рис.в) основан на способности ультразвуковых волн отражаться от поверхности раздела двух сред. С помощью пьезометрического щупа ультразвукового дефектоскопа, помещаемого на поверхность сварного или паяного соединения, в металл и посылают ультразвуковые колебания. Ультразвук вводят в изделие отдельными импульсами под углом к поверхности металла. При встрече с поверхностью дефекта возникает отраженная ультразвуковая волна. В перерывах между импульсами щуп является приемником отраженного от дефекта ультразвука. Возникший в нем пьезоэффект преобразуется в электрический заряд. После усиления заряд подается на трубку осциллографа и фиксирует наличие дефекта в соединении в виде пика на его экране.

Промышленные ультразвуковые дефектоскопы позволяют обнаруживать дефекты на глубине 1--2500 мм. При этом можно выявлять трещины, непровары, шлаковые включения, поры и другие дефекты с минимальной площадью (1--2 мм²). Ультразвуковой метод, выявляя наличие дефекта и даже место его расположения, не позволяет установить его вид.

Выбор типа сварного соединения.

Тип сварного соединения определяют взаимным расположением свариваемых элементов и формой подготовки (разделки) их кромок под сварку. По первому признаку различают четыре основных типа сварных соединений: стыковые, тавровые, нахлёсточные и угловые. Кромки разделывают с целью полного провара заготовок по сечению, что является одним из условий равнопрочности сварного соединения с основным металлом. Форму и размеры элементов разделки (угол, притупление и зазоры) назначают исходя из условий полного проплавления свариваемого сечения, обеспечения формирования корня шва (без непроваров и прожогов) и минимального объема наплавленного металла.

Тип сварного соединения наряду с общими конструктивными соображениями выбирают с учетом обеспечения равнопрочности соединения основному металлу и технологичности. Выбор разделки кромок зависит от толщины металла, его тепло физических свойств и способа сварки.

Стыковые соединения (встык). Этот тип соединения элементов плоских и пространственных заготовок и узлов является наиболее распространенным. Соединения имеют высокую прочность при статических и динамических нагрузках. Их выполняют практически всеми способами сварки плавлением и многими способами сварки давлением. Некоторая сложность применения способов сварки с повышенной тепловой мощностью (автоматической под флюсом, плазменной струей) связана с формированием корня шва. В этом случае для устранения сквозного прожога при конструировании соединений необходимо предусматривать съемные или остающиеся подкладки. Другой путь -- применение двусторонней сварки, однако при этом необходимы кантовка заготовки и свободный подход к корневой части сварного соединения. При сварке встык элементов различных толщин кромку более толстого элемента выполняют со скосом для уравнивания толщин, что обеспечивает одинаковый нагрев кромок и исключает прожоги в более тонком элементе. Кроме того, такая форма соединения работоспособнее вследствие равномерного распределения деформаций и напряжений.

Тавровые соединения (в тавр). Такие соединения широко применяют при изготовлении пространственных заготовок и узлов. Соединения с односторонней или двусторонней разделкой кромок, выполненные с полным проваром, имеют высокую прочность при любых нагрузках. Тавровые соединения выполняют всеми способами сварки плавлением. Способы сварки давлением для тавровых соединений применяют редко (приварка стержня к пластине стыковой контактной сваркой оплавлением и сваркой трением и т. п.).

Нахлесточные соединения (внахлестку). Такой тип соединения часто применяют для сварки листовых заготовок при необходимости простой подготовки и сборки под сварку. Эти соединения, выполненные способами сварки плавлением, менее прочны, но сравнению со стыковыми соединениями. Они не экономичны вследствие перерасхода основного металла из-за наличия перекрытия свариваемых элементов и наплавленного металла в связи с выполнением двух угловых швов. В то же время нахлесточное соединение -- основное соединение тонколистовых элементов при сварке давлением, особенно при точечной и шовной контактной сварке. В данном случае оно наиболее технологично, так как удобно для двустороннего или одностороннего подвода электродов перпендикулярно толщине металла. Точечные соединения часто играют роль связующих соединений и рабочих усилий не передают (точечные соединения сварных профилей при нагружении продольным усилием, соединения обшивок с каркасами и т. д.). Шовные соединения, как правило, несут рабочие нагрузки, но их прочность меньше, чем стыковых, выполненных сваркой плавлением. Это обусловлено дополнительным изгибом при осевом нагружении и концентрацией напряжений вследствие зазора между элементами.

Угловые соединения. Эти соединения, как правило, выполняют в качестве связующих. Они не предназначены для передачи рабочих усилий. Выполняют всеми способами сварки плавлением.

Выбор формы свариваемых элементов.

Сварные заготовки и узлы изготовляют из проката: листа, труб, профилей, а также из литых, кованых и штампованных элементов. При конструировании размеры и форму свариваемых элементов с точки зрения их технологичности следует выбирать исходя из следующего: применения высокопроизводительных автоматических способов сварки; выполнения сварки в нижнем положении; свободного доступ к лицевой и корневой частям шва; проведения при необходимости подогрева (или охлаждения) последующей термической или механической обработки; сведения к минимуму суммарной длины сварных швов и массы основного и наплавленного металлов и т. д. Одним из показателей рационального выбора формы и размеров элементов является уменьшение полезной массы, отхода материала, трудоемкости и себестоимости сварных заготовок и узлов. Указанным рекомендациям соответствуют элементы простой геометрической формы: прямолинейные, цилиндрические, конические и полусферические с длинными прямыми и замкнутыми кольцевыми стыковыми и тавровыми соединениями между ними. При выборе сортамента материалов для изготовления элементов предпочтительнее прокатные, гнутые или штампованные профили и оболочки, тонкий лист и тонкостенные трубы и их сочетания. При этом следует стремиться к минимальному числу типоразмеров и толщин свариваемых элементов. На рис. показаны варианты сварных двутавровых и коробчатых балок из листового проката и гнутых элементов. Более технологичны балки, выполненные из гнутых элементов, так как при этом либо снижается масса балки, либо уменьшается трудоемкость вследствие сокращения числа элементов и объема сварочных работ.

Варианты сварных двутавровых и коробчатых балок.

Сборка и сварка на заводе «АВТОКРАН».

Первый кран был выпущен в 1954 г.

Участки сборки: нижней рамы, продольной и поперечной балки, средней части. Материал рамы и балок сталь 10ХСД.

Продольная балка - основная часть. Производится конструирование и кантовка балки в кантователях. (ЦМК-3).

После кантования и остывания рамы производится зачистка швов от шлака.

Сварка в среде углекислого газа с механической подачей проволоки.

Предусмотрено время для остывания сварных конструкций.

Для сварки применяются сварочные автоматы - двухдуговые.

Швы проверяются ОТК (проверка водой).

В основном применяются угловые швы.

Средняя часть нижней рамы доводится вручную.

Вытяжка - спец. и индивидуальные зонты.

Коробчатая стрела варится также на кантователях. Состоит из 2 - 4-х секций.

Отверстия в раме растачиваются с последующей установкой на поворотный механизм.

Цех по изготовлению поворотных платформ. Они варятся в кантователях с подъёмными центрами, варят в нижнем положении, собирают на спец. приспособлениях. Применяется автомат для поворота рамы и приварки колец.

Перед покраской производят грунтовку. Спец. линия покраски.

Участок сборки на шасси: УРАЛ, МАЗ, БАЗ, МЗКТ, КАМАЗ, ГАЗ.

Грузоподъёмность: 20 - 25 т., 32 т., 50 т., 16 т., 17 т. ГАЗель 220 кг.- ПТ - 22.

Сборка производится на главном цепном конвейере.

Малый конвейер применяется для сборки поворотной рамы.

Кабина устанавливается отдельно.

Ритм работы конвейеров одинаковый, чтобы не было простоев.

Кузнечно - штамповочный цех

Виды обработки металлов давлением.

Процессы обработки металлов давлением по назначению подразделяют на два вида:

1)для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине (прутков, проволоки, лент, листов), используемых в строительных конструкциях или в качестве заготовок для последующего изготовления из них деталей только обработкой резанием или с использованием предварительной обработки металлов давлением; основными разновидностями таких процессов являются прокатка, прессование и волочение;

2)для получения деталей или заготовок (полуфабрикатов), имеющих приближенно формы и размеры готовых деталей и требующих обработки резанием лишь для придания им окончательных размеров и получения поверхности заданного качества; основными разновидностями таких процессов являются ковка и штамповка.

Прокатка заключается в обжатии заготовки между вращающимися валками. Силами трения P_тр. заготовка втягивается между валками, а силы Р, нормальные к поверхности валков, уменьшают поперечные размеры заготовки.

Прессование заключается в продавливании заготовки 2, находящейся в замкнутой форме 3, через отверстие матрицы 1, причем форма и размеры поперечного сечения выдавленной части заготовки соответствуют форме и размерам отверстия матрицы, а длина ее пропорциональна отношению площадей поперечного сечения исходной заготовки и выдавленной части и перемещению давящего инструмента 4.

Волочение заключается в протягивании заготовки 2 через сужающуюся полость матрицы 2; площадь поперечного сечения заготовки уменьшается и получает форму поперечного сечения отверстия матрицы.

Ковкой изменяют форму и размеры заготовки 1 путем последовательного воздействия универсальным инструментом 2 на отдельные участки заготовки.

Штамповкой изменяют форму и размеры заготовки с помощью специализированного инструмента -- штампа (для каждой детали изготовляют свой штамп).

Различают листовую и объемную штамповку. Листовой штамповкой получают плоские и пространственные полые детали из заготовок, у которых толщина значительно меньше размеров в плане (листа, ленты, полосы). Обычно заготовка деформируется с помощью пуансона 1 и матрицы 2.

Схемы основных видов обработки металлов давлением: а -- прокатки; б -- прессования; в -- волочения; г -- ковки; д -- одного из процессов листовой штамповки; е -- одного из процессов объемной штамповки.

При объёмной штамповке сортового металла на заготовку, являющуюся обычно отрезком прутка, воздействуют специализированным инструментом -- штампом, причем металл заполняет полость штампа, приобретая ее форму и размеры.

Термический режим

Нагрев вызывает изменение механических свойств металла. Следовательно, при деформировании стали, нагретой, например,
до температуры 1200°С, можно достичь большего формоизменения
при меньшем приложенном: усилии, чем при деформировании
не нагретой стали. Все металлы и сплавы имеют тенденцию к увеличению пластичности и уменьшению сопротивления деформированию при повышении температуры в случае выполнения определенных требований, предъявляемых процессу нагрева.

Прежде всего, каждый металл и сплав должен быть нагрет до вполне определенной температуры. Если нагреть сталь до температуры, близкой к температуре плавления, наступает пережог, выражающийся в появлении хрупкой пленки между зернами металла вследствие окисления их границ. При пережоге происходит полная потеря пластичности. Пережженный металл представляет собой неисправимый брак и может быть отправлен только на переплавку. Ниже температуры пережога лежит зона перегрева. Явление перегрева заключается в резком росте размеров зерен. Вследствие того, что крупнозернистой первичной кристаллизации (аустенит), как правило, соответствует крупнозернистая вторичная кристаллизация (феррит + перлит или перлит - цементит), механические свойства изделия, полученного обработкой давлением из перегретой заготовки, оказываются низкими.

Брак по перегреву в большинстве случаев можно исправить отжигом. Однако для некоторых сталей (например, хромоникелевых) исправление перегретого металла сопряжено со значительными трудностями, и простой отжиг оказывается недостаточным.

Таким образом, максимальную температуру нагрева, т. е. температуру начала горячей обработки давлением, следует назначать такой, чтобы не было ни пережога, ни перегрева.

В процессе горячей обработки (прокатки, ковки, штамповки и т. д.) металл обычно остывает, соприкасаясь с более холодным инструментом и окружающей средой. Заканчивать горячую обработку давлением следует также при вполне определенной температуре. Если продолжать деформирование при более низких температурах, металл упрочняется, (рекристаллизация не успевает произойти), и вследствие падения пластичности в изделии могут образоваться трещины. Однако заканчивать обработку давлением при высоких температурах нецелесообразно (особенно для сплавов, не имеющих фазовых превращений, например для аустенитных сталей). В этом случае в процессе остывания зерна успевают вырасти, и получается крупнозернистая структура, следовательно, низкие механические свойства изделия. Таким образом, каждый металл и сплав имеет свой строго определенный температурный интервал горячей обработки давлением. автокран сварка технологический металл

Нагревательные устройства

Нагревательные устройства, в которых нагревают металл перед обработкой давлением, можно подразделить на нагревательные печи и электронагревательные устройства. В печах теплота к заготовке поступает из окружающего ее рабочего пространства нагретой печи; в электронагревательных устройствах теплота выделяется в самой заготовке.

Всякая печь имеет нагревательную камеру, выложенную огнеупорным материалом. Нижняя часть камеры, на которую укладывают нагреваемые заготовки, называется подом печи. Передача теплоты металлу заготовок происходит конвекцией и излучением. При высоких температурах, существующих в печах для нагрева металла перед обработкой давлением, основным видом передачи теплоты является излучение от нагретых стен печи.

Печи, в свою очередь, разделяют на пламенные, в которых теплота получается за счет сжигания топлива, и электрические, в которых источником нагрева рабочего пространства печи является электрическая энергия. Пламенные печи работают в основном на жидком и газообразном топливе. Жидкое топливо (мазут) сжигают с помощью форсунок, распыляющих топливо и обеспечивающих его хорошее смешивание с воздухом. Для сжигания газа применяют газовые горелки, которые служат для подачи газа и воздуха в печь и смешивания их в необходимой пропорции. По характеру распределения температур в рабочем пространстве печи могут быть разделены на две группы: печи с одинаковой температурой по всему рабочему пространству (камерные) и печи, у которых температура в рабочем пространстве повышается в направлении от места загрузки заготовок к месту их выдачи (методические печи).

Применяют для нагрева следующие виды печей: камерные, методические, электропечи сопротивления. Также применяют индукционные электронагревательные устройства и устройства электроконтактного нагрева.

Ковка

Ковка -- вид горячей обработки металлов давлением, при котором металл деформируется с помощью универсального инструмента. Нагретую заготовку укладывают на нижний боек и универсальным инструментом -- верхним бойком последовательно деформируют на отдельных участках заготовки. Металл свободно течет в стороны, не ограниченные рабочими поверхностями инструмента, в качестве которого применяют плоские или фигурные (вырезные) бойки, а также различный подкладной инструмент.

Ковкой получают заготовки для последующей механической обработки. Эти заготовки называют коваными поковками, или просто поковками.

Ковка является единственно возможным способом изготовления тяжелых поковок (до 250 т и более) типа валов гидрогенераторов, турбинных дисков, коленчатых валов судовых двигателей, валков прокатных станов и т. д. Поковки меньшей массы (десятки в сотни килограммов) можно изготовлять и ковкой, и штамповкой. Хотя штамповка имеет ряд преимуществ перед ковкой, в единичном и мелкосерийном производстве ковка обычно экономически более целесообразна. Объясняется это тем, что при ковке используют универсальный (годный для изготовления различных поковок) инструмент, а изготовление специального инструмента (штампа) при небольшой партии одинаковых поковок экономически невыгодно. Исходными заготовками для ковки тяжелых, крупных поковок являются слитки массой до 320 т. Слитки для ковки имеют различную форму: удлиненные, малоприбыльные, полые; многогранного, круглого или квадратного поперечного сечений. Поковки средней и малой массы изготовляют преимущественно из проката в виде блюмов и сортового: квадратного, круглого или прямоугольного сечении. Ковку подразделяют на ручную и машинную. Ручной ковкой получают мелкие поковки в единичном производстве и при ремонтных работах с помощью наковальни и кувалды. Ниже рассмотрена машинная ковка на молотах и гидравлических прессах.

Основные операции ковки и применяемый инструмент.

Процесс ковки состоит из чередования в определенной последовательности основных и вспомогательных операций. К основным операциям ковки относятся: осадка, протяжка, прошивка, отрубка, гибка, скручивание.

Каждая основная кузнечная операция определяется характером деформирования и применяемым инструментом.

Оборудование для ковки. Машинную ковку производят на ковочных молотах и ковочных гидравлических прессах.

Молоты - машины динамического, ударного действия. Продолжительность деформации на них составляет тысячные доли секунды. Металл деформируется за счет энергии, накопленной подвижными (падающими) частями молота к моменту их соударения с заготовкой. Поэтому при выборе молотов руководствуются массой их падающих частей. Энергия, накопленная падающими частями, не вся расходуется на деформирование заготовки. Часть ее теряется на упругие деформации инструмента и колебания шабота -- детали молота, на которую устанавливают нижний боек. Чем больше масса шабота, тем больше к. п. д. Практически масса шабота бывает в 15 раз больше массы падающих частей, что обеспечивает к. п. д. удара = 0,8 ~ 0,9.

Основными типами молотов для ковки являются приводные - пневматические и паровоздушные.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пневматический молот. Наиболее распространенная конструкция такого молота, дана на рисунке. В литой станине 10 расположены два цилиндра -- компрессорный 9 и рабочий 5, полости которых сообщаются через золотники 7 и 6.

Поршень 8 компрессорного цилиндра перемещается шатуном 14 от кривошипа 15, вращаемого электродвигателем 13 через шестерни 11 и 12 (редуктор). При перемещении поршня в компрессорном цилиндре воздух поочередно сжимается в верхней и нижней его полостях. Воздух, сжатый до 0,2--0,3 МН/м², при нажатии на педаль или рукоятку, открывающую золотники 7 или 6, поступает через них в рабочий цилиндр 5. Здесь он воздействует на поршень 4 рабочего цилиндра. Поршень 4, выполненный за одно целое с массивным штоком, является одновременно бабой молота, к которой крепят верхний боек В. В результате падающие части 3 и 4 периодически перемещаются вниз -- вверх и наносят удары по заготовке, уложенной на нижний боек 2, который неподвижно закреплен на массивном шаботе 1. В зависимости от положения органов управления молот может наносить единичные и автоматические удары регулируемой энергии, работать на холостом ходу, осуществлять силовой прижим поковки к нижнему бойку (например, для операций гибки и скручивания).

Пневматические молоты применяют для ковки мелких поковок (примерно до 20 кг) и изготовляют с массой падающих частей 50--1000 кг.

Гидравлические прессы. Эти машины -- статического действия, продолжительность деформации у них может составлять от единиц до десятков секунд. В гидравлическом прессе усилие создается с помощью жидкости (водной эмульсии или минерального масла).

Горячая объёмная штамповка. Горячая объемная штамповка -- это вид обработки металлов давлением, при котором формообразование поковки из нагретой заготовки осуществляют с помощью специального инструмента -- штампа. Течение металла ограничивается поверхностями волостей (а также выступов), изготовленных в отдельных частях штампа, так что в конечный момент штамповки они образуют единую замкнутую полость (ручей) по конфигурации поковки.

В качестве заготовок для горячей штамповки в подавляющем большинстве случаев применяют прокат круглого, квадратного, прямоугольного профилей, а также периодический. При этом прутки разрезают на отдельные (мерные) заготовки, хотя иногда штампуют и от прутка с последующим отделением поковки непосредственно на штамповочной машине. Мерные заготовки отрезают от прутка различными способами: на кривошипных пресс-ножницах, механическими пилами, газовой резкой и т. д.

По сравнению с ковкой штамповка имеет ряд преимуществ. Горячей объемной штамповкой можно получать без напусков поковки сложной конфигурации, которые ковкой изготовить без напусков нельзя. При этом, допуски на штампованную поковку в 3-4 раза меньше, чем на кованую. Вследствие этого значительно сокращается объем последующей механической обработки; штампованные поковки обрабатывают только в местах сопряжения с другими деталями, и эта обработка может сводиться только к шлифованию.

Производительность штамповки значительно выше -- составляет десятки и сотни поковок в час.

В то же время штамповочный инструмент -- штамп -- дорогостоящий инструмент и является пригодным только для изготовления какой-то одной, конкретной поковки. В связи с этим штамповка экономически целесообразна лишь при изготовлении достаточно больших партий одинаковых поковок.

Кроме того, для объемной штамповки поковок требуются большие усилия деформирования, чем для ковки таких же поковок. Поковки массой в несколько сот килограммов для штамповки считаются крупными. В основном штампуют поковки массой 20--30 кг. Но благодаря созданию мощных машин в отдельных случаях штампуют поковки массой до 3 т.

Горячей объемной штамповкой изготовляют заготовки для ответственных деталей автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных машин, самолетов, железнодорожных вагонов, станков и т. д.

Способы горячей объемной штамповки.

Наличие большого разнообразия форм и размеров штампованных поковок, а также сплавов, из которых их штампуют, обусловливает существование различных способов штамповки.

Так как характер течения металла в процессе штамповки определяется типом штампа, то этот признак можно признать основным для классификации способов штамповки. В зависимости от типа штампа выделяют штамповку в открытых штампах и в закрытых.

Штамповка в открытых штампах. Эта штамповка характеризуется переменным зазором между подвижной и неподвижной частями штампа. В этот зазор вытекает заусенец, который закрывает выход из полости штампа и заставляет металл целиком заполнить всю полость. В конечный момент деформирования в заусенец выжимаются излишки металла, находящиеся в полости, что позволяет не предъявлять особо высоких требований к точности заготовок по массе. Заусенец затем обрезается в специальных штампах. Штамповкой в открытых штампах получают поковки всех типов.

Штамповка в закрытых штампах. Эта штамповка характеризуется тем, что полость штампа в процессе деформирования остается закрытой. Зазор между подвижной и неподвижной частью штампа при этом постоянный и небольшой, так что образование заусенца в нем не предусматривается. Устройство таких штампов зависит от типа машины, на которой штампуют. Например, нижняя половина штампа может иметь полость, а верхняя -- выступ (на прессах), или, наоборот (на молотах). Закрытый штамп может иметь не одну, а две взаимно перпендикулярные плоскости разъема, т. е. состоять из трех частей. При штамповке в закрытых штампах необходимо строго соблюдать равенство объемов заготовки и поковки, иначе при недостатке металла не заполняются углы полости штампа, а при избытке размер поковки по высоте будет больше нужного. Следовательно, в этом случае процесс получения заготовки усложняется, поскольку отрезка заготовок должна сопровождаться высокой точностью.

Схемы штамповки в открытых и закрытых штампах:

Существенным преимуществом штамповки в закрытых штампах является уменьшение расхода металла, поскольку нет отхода в заусенец. Поковки, полученные в закрытых штампах, имеют более благоприятную макроструктуру, так как волокна обтекают контур поковки, а не перерезаются в месте выхода металла в заусенец. При штамповке в закрытых штампах металл деформируется в условиях всестороннего неравномерного сжатия при больших сжимающих напряжениях, чем в открытых штампах. Это позволяет получать большие степени деформации и штамповать малопластичные сплавы.