2.5. Збирання деталей під зварювання.

Трудоємкість складання деталей під зварювання складає близько 30% від загальної трудоємкості виготовлення виробу. Вона залежить від ряду умов: відсутність зазору приводить до не провару, наявність великого зазору - до пропалу, а зміщення зварюваних кромок не дозволить отримати монолітного зварного з'єднання.

Для зменшення часу складання і підвищення його якості використовуються різні пристрої. Для збирання накладок, ребер й стінки до основи в якості складального пристрою застосовуємо гвинтову струбцину й стяжки.

Існують три способи складання деталей під зварювання:

- повне складання з усіх деталей які входять у виріб, з подальшим обварюванням всіх швів;

- почергове приєднання до вже звареної частини виробу;

- попереднє складання вузлів, з яких складається виріб, з подальшим складанням й обварюванням виробу з зібраних вузлів.

Для виготовлення корпусу застосовуємо почергове приєднання до вже звареної частини виробу, тобто 2 спосіб збирання. Перевірка точності зборки виконується штангенциркулем, лінійкою, шаблонами і щупами.

Зібрані вузли і деталі сполучають прихватками.

Прихватки - це короткі шви з поперечним перерізом до 1/3 поперечного перерізу повного шва.

Довжина прихватки від 20-100мм залежно від товщини металу і довжини шва.

Оскільки S =10 - 25мм, шви кутові, то прихватки на деталях здійснюємо в 2-х місцях: призбиранні накладок – з лівої та правої сторони; при збиранні стінки – по діагоналям у 4 місцях; при збиранні ребер – одна на основі, друга на станці.

Довжина прихваток складає 20мм. Прихватки виконують тими ж електродами, що і зварювання виробу. Прихватки не дозволяють переміщатися деталям відносно основи. На малюнку 17 зображений вузол в зборі.

Послідовність операцій збирання деталей згідно теми письмової роботи.

1 операція. На зварювальний стіл укладають основу поз.1 в горизонтальному положенні, нижньою частиною. Згідно креслень почергово виставляють накладки поз.2 в напуск з основою поз.1, затягують гвинтовими струбцинами й перевіряють точність розмірів на зміщення деталей. Після чого виконуються прихватки в 2 місцях по діагоналі (з лівої та правої сторони), потім обварюються по замкнутому конткру, кутовими швами з поворотом виробу. Аналогічно збирається й обварюється друга накладка з іншої сторони основи. Для цього виріб розвертають на 180⁰. Після обварювання накладок шви зачищають металевою щіткою.

2 операція. Конструкцію перевертають й згідно креслень виставляють у вертикальному положенні (в тавр) стінку поз.4, затискається гвинтовими струбцинами, щоб не допустити зміщення стінки відносно основи. Шаблонами перевіряють розміри згідно креслень на зміщення й виконують прихватки в 4 місцях по діагоналі з послідовним обварюванням. Обварювання виконується по замкнутому контуру, кутовими швами.

3 операція. До вже зібраної конструкції почергово, згідно креслень приєднують 4 ребра поз.13. Почергово приєднують ребра, в шаховому порядку, щоб не допустити деформацій конструкції. Виконують прихватки в 2 місцях по 20мм, одна на основі, інша на стінці. Всі 4 ребра спочатку збираються, прхвачуються, а потім обварюються кутовими швами по не замкнутому контуру з катетом 10мм.

Після обварювання всі шви зачистити шлакоотбійником й металевою щіткою, обробити напливи й нерівності з плавним переходом до основного металу шліфувальним кругом.

Допускається зміщення зварюваних кромок не більше:

0,5 мм – для деталей товщиною до 4мм;

1,0 мм – для деталей товщиною 4 – 10 мм;

0,1S, але не більше 3мм – для деталей товщиною 10 – 100мм;

0,01S + 2 мм, але не більше 4мм – для деталей товщиною понад 100мм.

При виготовленні зварного корпусу допускається зміщення кромок не більше 1,0 мм

Висновок. При виготовленні зварного корпусу застосовуємо 2 спосіб – це почергове приєднання деталей до вже звареної частини виробу. Цей спосіб найзручніший при виготовлені корпусу. Для попередження зміщення деталей відносно друг друга при збиранні застосовуються складальні – зварювальні пристосування у вигляді гвинтових струбцин. Допустима величина зміщення кромок – 1,0 мм.

2.6 Вибір режиму зварювання.

Під режимами зварювання розуміють сукупність показників, що визначають характер протікання процесу зварювання. Ці показники впливають на якість зварного шва.

До основних показників режиму ручного дугового зварювання відносяться:

- dеэл - діаметр електроду;

- I_зв - сила зварювального струму;

- U_д - напруга на дузі;

- Vзв- швидкість зварювання.

До додаткових показників режиму зварювання відносяться: рід і полярність струму; тип і марка електроду, кут нахилу електроду та ін.

Основні показники ручного дугового зварювання.

Діаметр електроду. Діаметр електроду вибираємо залежно від товщини зварюваного металу, типу зварного з'єднання, типу шва. Для зварювання корпусу S = 10 – 25 мм застосовуємо діаметр електроду D = 4 мм

Великі діаметри застосовувати не доцільно, оскільки може привести до зниження міцності з'єднання, не провару кореня шва, збільшенню ширини шва.

Сила зварювального струму. Вибираємо залежно від Dеэл і S_мет.

Теоретично величина зварювального струму визначається по формулі:

I = k × d;

Де D_ел - діаметр електроду (мм);

К - коефіцієнт К= 35-60 , для якісних електродів марки АНО-2

К = 60 А/мм² .

Оскільки при зварюванні деталей корпусу застосовуємо діаметр електроду

4 мм, то сила струму розраховується :

І_зв=60×4 = 240(А);

Малий струм веде до нестійкого горіння дуги, не провару основного металу й низької продуктивності.

Великий струм веде до сильного нагрівання електроду, збільшення швидкості проплавлення електроду, підвищенню розбризкування електродного металу і погіршенню формування шва.

Напруга на дузі. Майже не чинить вплив на глибину провару, але впливає на ширину шва. При збільшенні напруги збільшується ширина шва. При ручному дуговому зварюванні напруга змінюється незначно від 18 до 22В. Згідно обраного джерела живлення напруга на дузі складає:

Uд = 32В.

Швидкість зварювання. Мала швидкість приведе до мінімальної глибини провару. Швидкість при ручному дуговому зварюванні зварювальник вибирає сам й залежить вона від товщини металу й сили зварювального струму.

Теоретично швидкість зварювання визначається по формулі:

V_зв = 2500/ І_зв (м/год);

V_зв = 2500/240= 10,4 м/год

Від швидкості зварювання залежить ширина шва і глибина проплавлення. Збільшується швидкість – зменшується ширина шва і глибина проплавлення, зменшуючи швидкість зварювання – збільшуємо ширину шва і глибину проплавлення.

При ручному дуговому зварюванні швидкість залежить від кваліфікації зварювальника. У кожного зварювальника індивідуальна швидкість зварювання залежно від товщини металу.

Усі основні параметри зварювання зводимо в таблицю 7.

Таблиця 7

S (мм)	Dел. (мм)	Ізв (А)	Uд (B)	Vзв. м/год	Lприх (мм)	Вид шва
10-25	4	240	32	10,4	20	кутовий

Допоміжні показники.

Рід і полярність струму. При одній і тій же величині струму найбільша глибина провару виходить при зварюванні на постійному струмі зворотної полярності. Рід і полярність також чинить вплив і на ширину шва, постійний струм зворотної полярності збільшує ширину шва.

Для виготовлення корпусу застосовуємо постійний струм зворотної полярності, згідно обраного джерела живлення.

Довжина дуги. Довжину дуги зварювальник повинен підтримувати так, щоб вона була постійною. Від правильно вибраної довжини дуги залежить продуктивність зварювання і якість зварного шва.

Електрод подається в дугу із швидкістю рівної швидкості плавлення електроду.

Нормальною вважається довжина дуги рівна:

L_д = (0,5-1,1) d_ел (мм)

Довжина дуги залежить від типу і марки електроду, положення зварювання.

Оскільки діаметрів електроду 4мм, то довжина дуги повинна бути:

L_д =( 0,5 ÷1,1) х 4 = 2 ÷ 4,4мм

Збільшення довжини дуги знижує стійке її горіння, глибину проплавлення основного металу, підвищує втрати на чад і розбризкування електроду, утворює шов з нерівною поверхнею і посилює шкідливу дію довкілля на рідку ванну.

Положення електроду. Нахил електроду при зварюванні залежить від положення зварювання в просторі, товщини і складу зварного металу, діаметру електроду, виду і товщини покриття.

Електрод нахиляють до осі так, щоб метал зварного виробу проплавлявся на найбільшу глибину.

При виготовленні корпусу зварювання здійснюється в усіх просторових положеннях шва.

Кут нахилу електроду в нижньому і вертикальному положеннях при ручному дуговому зварюванні має бути - 15° від вертикалі у бік ведення зварювання. Коливальні рухи електроду.

Для отримання валика потрібної ширини роблять поперечні коливальні рухи електродом. Якщо переміщати електрод тільки уздовж шва без коливальних рухів, то ширина шва рівна лише силі струму і швидкості зварювання, і визначається по формулі:

С = (0,8-1,5) d_ел (мм)

С = (0,8÷1,5)х4 = 3,2÷6мм

При виготовлені корпусу застосовуємо поперечні коливальні рухи електродом

типу напівмісяцем, з низу до гори, так як шви кутові, щоб не допустити підрізів на верхній кромці й напливи на нижню кромку. Цей рух дозволяє отримувати хороший провар кореня шва і хороше формування шва.

Способи заповнення шва по довжині і перерізу.

По довжині зварні шви розбивають на ділянки, так як шви – довгі.

По довжині шви бувають: короткі до 300мм, середні від 300 -1000мм,

довгі - понад 1000 мм.

Довжина шва при зварюванні 2 накладок до основи:

Lшва = (990 + 180 + 990 + 180) х 2 = 4680 мм

Довжина шва при зварюванні стінки:

Lшва = (3,14 х 315)х2 = 2688,2 мм

Довжина шва при зварюванні 4 ребер:

Lшва = (60 + 229 + 40) х 4 = 1316 мм

Загальна довжина швів:

Lшва = 4680 + 2688,2 +1316 = 8684,2 мм

Довжина швів на деталях понад 1000 мм - це довгі шви.

Щоб уникнути жолоблення деталей при зварюванні довгих швів застосовують такі способи: від середини до країв й зворотно ступінчастий.

При зворотно ступінчастому зварюванні шви розбивають на ділянки довжиною від 100 до 350 мм, щоб кожна ділянка зварювалась однаковою кількістю електродів. Перехід з однієї ділянки на іншу поєднують із зміною електрода.

Кожна ділянка зварюється в напрямку, протилежному загальному напрямку зварювання.

Зворотноступінчасте зварювання – є ефективним методом зменшення внутрішніх напруг і деформацій при зварюванні.

Режими газового зварювання.

1.Потужність полум’я – П (л/год);

2.Діаметр присаджувального дроту – Dел. (мм);

3.Марка присаджувального дроту;

4.Маса присаджувального дроту – (г);

5.Номер наконечника пальника;

6.Тиск Ро₂; Рс₂н₂ – (мПа);

7.Витрати О₂; С₂Н₂ - (дм³/год);

8.Швидкість витікання горючої суміші – V (м/год);

9.Кут нахилу пальника і присаджувального дроту;

10.Склад полум'я;

11.Спосіб зварювання;

12.Коливальні рухи;

13.Кут розкриття кромок; зазор; притуплення;

14.Площа наплавленого металу – (мм²);

15.Кількість проходів;

1.Потужність полум'я залежить від: властивостей металу та його товщини.

Потужність полум'я -П (л/год)- пропорційна товщині металу:

П = К ^.S ;

Де: К – коефіцієнт пропорційності, що визначає витрати ацетилену в л/год, на 1мм товщини металу.

S – товщина металу, мм; при S=10 - 25мм;

П = 12 × 10 = 120 л/год

П = 12 × 15 = 180 л/год

П = 12 × 25 = 300 л/год

В залежності від способу зварювання потужність полум'я визначають по формулі:

Лівий: П = ( 100 – 120 )S (л/год);

Правий П = ( 120 – 150 )S (л/год);

Для легованої сталі при S < 5 мм, К = 12, а при S > 5 мм, К – зменшують на 20 %.

Потужність полум'я визначається витратами горючого газу в л/год, й регулюється номером наконечника пальника.

Потужність підбирається з рахунку :

Для S < 6мм - 60 дм³/год на 1мм товщини металу;

Для S > 6мм - 30 дм³/год на 1мм товщини металу.

Потужність полум'я впливає на : глибину провару, (мм); ширину,(мм) шва; посилення шва (мм).

Чим більша потужність, тим більше виділиться тепла, тим більша глибина провару, вища продуктивність з-за зростання швидкості розплавлення основного і присаджувального матеріалу.

2.Для заповнення зазору між кромками зварювальних деталей і отримання валика шва необхідної ширини, використовують присаджувальний дріт.

Марка присаджувального дроту обирається так як і стрижень електроду при ручному дуговому зварюванні в залежності від марки основного металу - св..08ГНМ.

Діаметр присаджувального дроту обирають в залежності від:

S_мет.(мм); способу зварювання (лівий, правий); розташування шва у просторі.

Діаметр присаджувального дроту визначають по формулі:

Лівий D_пр. = S/2 + 1 , (мм);

Правий D_пр. = S/2, (мм); (або по таблиці )

Залежність діаметра присаджувального прудка від S_мет.

S(мм)	1…2	2…3	3…5	5…10	10…15	>15
d d (мм)	-	2	3…4	3…5	4…6	6…8

Зварний корпус має товщину металу від 10 до 25 мм, тому застосовуємо правий спосіб зварювання.

D_пр. = 10/2 = 5мм,

D_пр. = 15/2 = 7,5 мм;

D_пр. = 25/2 = 12,5 мм

Для газового зварювання деталей корпусу обираємо дріт D_др =6(мм).

Для визначення маси дроту (г), що витрачається на зварювання 1м шва застосовують формулу:

m = K ^. S² , (г);

де К – відомий коефіцієнт пропорційності.

при S = 10 – 25 мм, присаджувального дроту необхідно :

m = 12 ^. 10² = 19 = 1200 (г).

m = 12 ^. 15² = 2700 (г).

m = 12 ^. 25² = 7500 (г).

3.Тиск газу встановлюють в залежності від S_мет.(мм); № наконечника пальника.

Тиск газів переміщує рідкий метал до задньої стінки ванни і утворює луску шва.

При великому тиску О₂ - полум'я стає « жорстким», і видуває розплавлений метал з ванни.

«М'яке» полум'я – схильне до зворотних ударів і хлопків. При зварюванні виставляють тиск в залежності від товщини металу по манометру редуктора:

Р_С2Н2 = 0,001 – 0,1 (мПа), Р_О2 = 0,2 - 0,35 , (мПа).

4. Витрати О_{2 ;} С₂ Н₂, (л/год) залежить від: товщини металу; № наконечника пальника; тиску; діаметра мундштука. Обираємо наконечник №7 – витрати складають: ацетилену – 1800 – 2500 л/год; кисню – 2000 – 2800 л/год.

5. Швидкість витікання горючої суміші повинна дорівнювати швидкості горіння. Якщо швидкість витікання більша за швидкість горіння, то полум'я відривається від пальника і гасне. Якщо швидкість витікання суміші менша за швидкість горіння, то суміш загорається в середині наконечника. Швидкість зварювання повинна бути не менше 32 м/год для металу S < 20мм.

Швидкість витікання суміші з мундштука також залежить від № наконечника, S металу.

Чим більший № наконечника, тим більша швидкість витікання суміші.

Для наконечників:

№7 -V = 110 – 170 (м/с); (таблиця довідника).

6. Швидкість нагрівання металу залежить від кута нахилу мундштука й присаджувального дроту. Величина кута залежить від товщини металу.

Чим більша товщина металу, тим більший кут нахилу пальника, тим більша глибина проплавлення металу (таблиця).

Залежність кута нахилу від товщини металу.

S (мм)	<1	1…3	3…5	5…7	7…10	10…15	>15
Кут(град)	20	30	40	50	60	70	80

При зварюванні корпусу кут нахилу складає від 70⁰ до 80⁰ відносно вісі шва.

Спочатку для кращого прогрівання металу кут нахилу встановлюють більший, а потім в міру нагрівання зменшують в залежності від товщини металу.

Зварна конструкція виготовляється з легованої сталі. Тому для зварювання обираємо нормальне полум’я.

Корпус має товщину метала 10 – 25 мм, тому зварювання виконуємо правим способом.

Правий спосіб зварювання проводиться зліва направо; полум’я при цьому направляється на зварену ділянку шва, а присадка переміщується за пальником. Полум’я направлене на шов, забезпечується кращий захист ванни від кисню й азоту повітря, приповільнюється охолодження шва при кристалізації. Якість шва краща. Тепло розсіюється менше. Правий спосіб економічні ший. Продуктивність на 20 - 25 % вища, а витрати газів на 15 – 20% менші, ніж при лівому способі Під час зварювання необхідно виконувати поперечні і повздовжні рухи кінцем мундштука.

Поперечний рух потрібний для рівномірного прогріву основного й присаджувального матеріалу, та одержання шва необхідної ширини.

Присаджувальним дротом також виконують коливальні рухи, але в напрямку, протилежному рухові пальника.

Зварювання виконується на відстані 2 – 6 мм, від ядра полум'я, а кінець присадки не виймають з рідкої ванни, а особливо з зони полум'я, щоб не окислювався метал шва.

Інші показники зварювання такі, як: підготовка металу до зварювання, кут розкриття кромок, зазор, притуплення, ширина шва, розташування шва у просторі, площа поперечного перерізу шва, кількість проходів розраховуються аналогічно, як і для ручного дугового зварювання.