Технология сварки узла станины кантователя

- возможность  сварки внутренних поверхностей  изделий сложной формы и малых  диаметров;

- улучшение условий труда рабочих.

Кроме того, отпадает необходимость в применении различных приспособлений для удержания флюса и расплавленного шлака, как при сварке под слоем флюса, что позволяет повысить автоматизацию процесса.

Еще одним достоинством сварки в защитном газе является также то, что и на сварные изделия, выполненные этим процессом, без особой подготовки можно наносить прочные антикоррозионные покрытия (оцинкованные и др.).

Недостатки способа сварки в среде защитного газа:

- большие  потери металла на разбрызгивание;

- потребность  в применении специальных типов  проволоки и особых источников  питания.

 При  использовании сварки в СО2 упрощается техника сварки, облегчается работа и уменьшается расход электродного металла.

Исходя из вышеперечисленного выбираем для сварки узла кантователя сварку в среде СО2.

В настоящее время существует автоматическая и полуавтоматическая сварка в среде СО2.

Для сварки рассматриваемой конструкции выбираем полуавтоматическую сварку. Данный способ является менее производительным по сравнению с автоматической сваркой в среде СО2, но позволяет выполнить швы, которые невозможно выполнить на автоматических установках.

Из всех видов дуговой сварки полуавтоматическая сварка в защитных газах имеет наименьшую трудоёмкость.

Сущность процесса сварки в углекислом газе заключается в следующем. Поступающий в зону сварки углекислый газ защищает ее от вредного влияния атмосферы воздуха. Причем при высокой температуре сварочной дуги углекислый газ частично диссоциируется на окись углерода и кислород 2С02↔2СО + O2. В результате в зоне дуги образуется смесь из трех различных газов: углекислого газа, окиси углерода и кислорода.

Вследствие того, что температура дуги не везде одинакова, неодинаков и состав газовой смеси в зоне дуги. В центральной части, где температура дуги высокая, углекислый газ диссоциирует почти полностью. В области, прилегающей к сварочной ванне, количество углекислого газа преобладает над суммарным количеством кислорода и окиси углерода. Все три компонента газовой смеси защищают металл от воздействия воздуха.

При сварке применяют постоянный ток обратной полярности. Величину сварочного тока и диаметр электродной проволоки выбирают в зависимости от толщины металла и положения шва в пространстве.

Сварку в углекислом газе выполняют во всех пространственных положениях, вертикальные и потолочные швы выполняют на малых токах и проволокой небольшого диаметра.

Схема процесса сварки в среде углекислого газа представлена на рис. 3

    

Рис. 3 - Схема процесса сварки в среде углекислого газа

1 – горелка;      6 – основной металл;

2 – электродная  проволока   7 – сварочная дуга;

3 – мундштук;     8 – сварочная ванна;

4 – наконечник;     9 – шов.

5 – сопло  горелки;

При наплавке в среде углекислого газа сварочная дуга и расплавленный металл защищаются от вредного влияния воздуха струей углекислого газа, специально подаваемого в зону сварки. Электродная проволока из кассеты непрерывно подается в зону сварки с заданной скоростью. Ток к проволоке подводится с помощью мундштука и наконечника, расположенного внутри газовой горелки, которая подает защитный газ в зону сварки.

Электродная проволока плавится под действием теплоты дуги; электродный металл переходит в сварочную ванну и смешивается с расплавленным основным металлом. В результате сплавления электродного и основного металлов образуется наплавленный валик, прочно соединенный с основным металлом. 

Функциональная схема технологического процесса сварки представлена на рисунке 4

Рис.4  Функциональная схема технологического процесса сварки в СО2

Таким образом, на основании проведенного анализа принимаем к реализации полуавтоматическую сварку стальной конструкции (узла станины кантователя) в защитном газе СО2

 

 

                             3. Технологический раздел     

      3.1. Расчет параметров режимов выбранного способа сварки

 

Режимом сварки называют совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, формы и качества.

К параметрам режима сварки в углекислом газе относятся: род тока и полярность, диаметр электродной проволоки, сила сварочного тока, напряжение дуги, скорость подачи проволоки, вылет электрода, расход углекислого газа, напряжение на дуге, наклон электрода относительно шва и скорость сварки.

Род тока и полярность

При сварке в углекислом газе обычно применяют постоянный ток обратной полярности, так как сварка током прямой полярности приводит к неустойчивому горению дуги. Переменный ток можно применять только с осциллятором, однако в большинстве случаев рекомендуется применять постоянный ток.

Таким образом, при сварке применяем постоянный ток обратной полярности.

Диаметр электродной проволоки

Диаметр электродной проволоки принимаем по таблице 6, в зависимости от толщины свариваемого металла.

 

 

Таблица 6 - Рекомендуемые диаметры электродной проволоки для сварки в углекислом газе

Толщина металла, S, мм	0,6..1	1,2..2,0	3,0..4,0	5,0..8,0	9,0..12,0	13,0..18,0
Диаметр электродной проволоки, DЭ, мм	0,5..0,8	0,8..1,0	1,0..1,2	1,6..2,0	2,0	2,0..2,5

 

Элементы сварной конструкции имеют толщину 5 мм, поэтому принимаем к установке электродную проволоку диаметром 1,2 мм.

Приближенное значение сварочного тока Iсв при сварке в защитных газах определяется: Iсв=100*dэ(dэ-0.5)+50А

В нашем случае Iсв=135А.

По выражению рассчитываем напряжение на дуге. После этого определяется уточненное значение сварочного тока, напряжение и остальные параметры режима:

Ud=20+0.05*Iсв*dэл-0.5 (В).

Для нашего случая Uсв=27В.

Скорость подачи проволоки Vпр=120 м/час.

Примем скорость полуавтомата-18 м/час.

Для сварки использовался газ CO2 в количестве 12л/мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                       4. Выбор сварочных материалов

    4.1. Марки и типы выбранных сварочных материалов

Основными сварочными материалами, применяемыми в процессе полуавтоматической сварки в углекислом газе, являются:

- углекислый  газ;

- присадочная  проволока.

Применяемый для сварки углекислый газ служащий для защиты основного металла и сварочной дуги, от вредного влияния атмосферного воздуха, в частичности кислорода и азота.

Углекислый газ выпускается 3-х сортов: сварочный, пищевой, технический.

Для сварки применяется сварочный углекислый газ 1-го сорта.

Для сварки в качестве присадочной проволоки применяем проволоку, которая рекомендуется для сварки углеродистых и среднелегированных сталей, содержит элементы – раскислители. Т.к. при разложении CO2 образуется О2 и окись углерода, а СО практически не растворима в стали, необходимо введение элементов - раскислителей (Mn и Si). Кроме того, раскислители за счёт углеода приведут к получению пористых швов.

Марганец, как раскислитель обладает низкой раскислительной особенностью.

При взаимодействии с элементами металла превращается в нерастворимое соединение MnO, образует мелко всплывающий шлак.

Кремний обладает высокой раскисляющей особенностью. При окислении образует соединение SiO2, которое нерастворимо, легко удаляется в шлак.

При взаимодействии в растворе с Mn повышает раскислительную способность Si.

Введение Mn и Si способствует повышению прочностных и пластических свойств соединения, т.е. оказывают легирующие воздействия.

Выбор сварочной проволоки произведем на основании данных, представленных в таблице 7.

Таблица 7 – Зависимость марки сварочной проволоки и типа углекислого газа от марки свариваемой стали

Марка стали	Марка сварочной проволоки по ГОСТ 2246		Защитный газ
1	2		3
Ст3пс, Ст3сп, Ст10, 15, 10К	Св-08Г2С-О Св-08Г2С Св-08ГС		СО2; Аr + СО2
Ст15К, 20, 25К, 20Л
14ХГС	Св-08Г2С-О Св-08Г2С Св-08ГСМТ		Аргон; Аr + СО2
09Г2С, 10Г2, 10Г2С1, 16ГС, 17ГС, 17Г1С	Св-08Г2С-О	Ø>1,0 мм	СО2; Аr + СО2
	Св-08Г2С Св-08ГС	Ø≤1,2 мм
	Св-08ГСМТ
	Св-08Г2СНТЮР ТУ 14-1-3648	Ø>1,0 мм	СО2
	Св-08Г2С-О Св-08Г2С Св-08ГС		Аr + СО2
12МХ, 12ХМ, 15ХМ	Св-08ХМ Св-08ХГСМА Св-10ХГ2СМА		СО2; Аr + СО2

 

Для использования в процессе сварки выбираем проволоку марки СВ-08Г2С.

Характеристика выбранных сварочных материалов

Сварочный углекислый газ 1-го сорта

Характеристика представлена в соответствии с положениями ГОСТ 8050-85. «Двуoкиcь углеpoдa гaзooбpaзнaя и жидкaя. Tеxничеcкие уcлoвия».

Настоящий стандарт распространяется на газообразную и жидкую двуокись углерода (диоксид углерода, углекислый газ) высокого давления и низкотемпературную, получаемую из отбросных газов производств аммиака, спиртов, а также на базе специального сжигания топлива и других производств. Двуокись углерода выпускается жидкая низкотемпературная, жидкая высокого давления и газообразная.

Двуокись углерода всех сортов применяется: для создания защитной среды при сварке металлов; для пищевых целей в производстве газированных напитков, сухого льда, для охлаждения, замораживания и хранения пищевых продуктов при прямом и косвенном контакте с ними; для сушки литейных форм; для пожаротушения и других целей во всех отраслях промышленности. Жидкая двуокись углерода высшего и первого сортов применяется преимущественно для нужд сварочного производства.

Формула СО2.

Молекулярная масса - 44,009.

Физико – химические показатели углекислого газа представлены в таблице 8.

Таблица 8 – Физико – химические показатели двуокиси углерода первого сорта для сварки

Наименование показателя	Норма
Объемная доля двуокиси углерода (СО2), %, не менее	99,5
Объемная доля окиси углерода (СО)	Практически отсутствует
Содержание минеральных масел и механических примесей, мг/кг, не более	0,1
Содержание водяных паров при 20 °С и 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), г/см3	0,184
Содержание водяных паров при 20° С и 101,3 кПа (760 мм рт. ст.),                          г/куб. см, не более, что                     соответствует температуре                                    насыщения двуокиси углерода                                  водяными парами при давлении 101,3                          кПа (760 мм рт. ст.) и                       температуре, °С, не выше	- 34

 

Углекислый газ С02 не имеет цвета и запаха. Получают его из газообразных продуктов сгорания антрацита или кокса, при обжиге известняка и т. д.

Двуокись углерода перед поступлением в горелку должна просушиваться путем пропускания через осушитель и иметь точку росы не выше минус 34 °С.

Для наполнения осушителей применяются обезвоженный медный купорос, силикагель по ГУМХП-1800-50, едкий калий (КОН), хлористый кальций (СаСl2 ) и др.

Для целей сварки используют сварочную углекислоту. Чистота углекислоты первого сорта должна быть не менее 99,5 %. Баллоны с углекислотой окрашивают в черный цвет с желтой надписью  «Углекислый газ сварочный». Применяется при сварке низкоуглеродистых и некоторых конструкционных и специальных сталей.