2.2 Выбор и обоснование выбора сварочных материалов

Сварочные материалы при сварке двутавровой балки принимаются исходя из способа сварки, в соответствии с ГОСТ 14771-76 (Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры). При сварке данного типа применяется электродная проволока марки Св-08ГА. Она хорошо подходит по химическому составу к марке стали 10ХСНД.

Проволока сварочная диаметром 2,0 мм, марки Св-08ГА, ГОСТ 14771-76.

Сварочная проволока СВ-08ГА применяется в сварочных работах для сварки сталей с низким содержанием углерода, а также низколегированных. Буква «А» в маркировке СВ-08ГА означает, что в этой сварочной проволоке значительно снижено содержание вредных примесей.

Таблица 3. Химический состав сварочной проволоки, %

СMnSiCrNiSP0,100,35-0,600,030,10,250,250,020

Проволока должна быть принята техническим контролем предприятия- изготовителя. Изготовитель должен гарантировать соответствие поставляемой проволоки.

В качестве защитного газа будет использоваться углекислый газ (СО2). Углекислый газ препятствует негативному воздействию атмосферы на процесс сварки.

Преимущества углекислого газа:

- видимость процесса сварки и горения дуги для сварщика <#"398" src="doc_zip1.jpg" />

Рисунок 2. Схема сварки в среде углекислого газа

2.3 Определение параметров сварных швов и режимов сварки

В режимы полуавтоматической сварки в среде углекислого газа входят: род электрического тока и полярность, сила сварочного тока, напряжение дуги, скорость сварки, расход защитного газа, диаметр электродной проволоки, скорость подачи проволоки.

При полуавтоматической сварке в углекислом газе обычно применяют постоянный ток обратной полярности, так как сварка током прямой полярности приводит к неустойчивому горению дуги.

С увеличением силы сварочного тока увеличивается глубина провара и повышается производительность процесса сварки. Чем длиннее дуга, тем больше напряжение. Чем короче дуга, тем стабильней процесс сварки, меньше разбрызгивание и выше качество шва. С увеличением напряжения дуги увеличивается ширина шва и уменьшается глубина его провара. Скорость подачи электродной проволоки подбирают так, чтобы обеспечивалось устойчивое горение дуги при выбранном напряжении. С увеличением вылета электрода из токоподводящего мундштука ухудшается устойчивость горения дуги и формирование шва, а также увеличивается разбрызгивание.

Таблица 4. Режимы полуавтоматической сварки

Толщина металла, ммДиаметр сварочной проволоки, ммСила св.тока, AНапряжение дуги, BСкорость подачи проволоки, м/чВылет эл-да, мм6-8 и более1,2-2,0200-30025-30-10-20

При сварке с малым вылетом из сопла горелки затрудняется наблюдение за процессом сварки и подгорает контактный наконечник. При чрезмерном увеличении этого расстояния возможно загрязнение металла шва кислородом и азотом воздуха, и образование в нём пор. Для получения хорошего качества сварных швов необходимым условием является поддержание постоянной длины дуги.

Плотность тока обычно составляет 30-100 А/мм², при этом глубина проплавления металла равна 7-20 мм.

Скорость подачи электродной проволоки подбирают с таким расчётом, чтобы обеспечивалось устойчивое горение дуги при выбранном напряжении на ней.

Расход углекислого газа определяют в зависимости от силы тока, скорости сварки, типа соединения и вылета электрода. В среднем газа расходуется от 5 до 20 л/мин. Наклон электрода относительно шва оказывает большое влияние на глубину провара и качество шва. В зависимости от угла наклона сварку можно производить углом назад и углом вперёд.

При сварке углом назад в пределах 5 - 10 град. улучшается видимость зоны сварки, повышается глубина провара и наплавленный металл получается более плотным.

Скорость сварки устанавливается самим сварщиком в зависимости от толщины металла и необходимой площади поперечного сечения шва.

Рисунок 3. Геометрические параметры сварных швов таврового соединения Т8

Определяем расчетную длину проплавления по формуле:

= (0.4÷1.1)*К (1)

где, К - катет шва, мм.

Принятые числовые значения символов:

К = 8мм

Решение:

Hp = 1,0 * 8мм = 8 мм

Определяем площадь поперечного сечения

= ? * d²/4 (2)

Решение:= 3, 14 * 22 / 4 = 3, 14 * 4 / 4 = 12,56 / 4 = 3,14 (см2)

Определяем диаметр электронной проволоки по формуле:

эл = 4?Hp ± 0.05Hp (3)

Решение:

Dэл = 4?8мм ± 0.05 * 8 = 2,0мм ± 0,4 мм = 2,0 мм

Dэл = 2,0 мм

Определяем силу сварочного тока по формуле:

св = I * Fэ, (4)

Решение:

Iсв = 100 * 3,14 = 314 А

В целях уменьшения разбрызгивания и стабилизации дуги принимаем сварочный ток 260 А.

Определяем напряжение сварочной дуги по формуле:

св=14+0,05*Iсв (5)

Решение:

Uсв=14+0,05*260А=27В

Принимаем Uсв=27В.

Определяем вылет электродной проволоки по формуле:

?эл = 10 * dэл ± 2 * dэл (6)

Решение:

?эл = 10 * 2,0 мм + 2 * 2,0 мм = 20 мм + 4,0 мм = 24,0 мм

?эл = 10 * 2,0 мм - 2 * 2,0 мм = 20 мм - 4,0 мм = 16,0 мм

Определяем скорость подачи электродной проволоки по формуле:

?эл = 0,53 * Iсв / dэл + 6,94 * 10-4 (Iсв / dэл3) (7)

Решение:

?эл = 0,53 * 260А / 2,0 мм + 6,94 * 10-4 (260А / 2,03 мм) = 69 м/ч

Принимаем ?эл = 69 м/ч

Определяем оптимальный расход защитного газа по формуле:

3 = 3,3 * 10-3 * Iсв (8)

Решение:

g3 = 3,3 * 10-3 * 260 = 3,3 * 0,001 * 260 = 0,8 л/мин

3. Разработка технологии изготовления сварной конструкции

Для сварки подкрановой балки будет применяться полуавтоматическая сварка в середе СО2 ГОСТ 14771-76 (Дуговая сварка в защитном газе).

Полуавтоматическая сварка - это вид дуговой сварки, при котором сваривание происходит благодаря автоматически подающейся в зону сварки электродной проволоки с одновременной подачей в ту же зону защитного газа. В состав сварочного полуавтомата входит источник сварочного тока и сварочный аппарат. Составные части сварочного полуавтомата и их функции определяются уровнем механизации и автоматизации процесса, параметрами режима сварки, необходимостью их установки и регулировки в режиме наладки и сварки (рисунок 3).

Рисунок 3. Установка для дуговой механизированной сварки в СО2:

- изделие; 2 - кнопка "Пуск"-"Стоп"; 3 - горелка; 4 - гибкий шланг; 5 - механизм подачи электродной проволоки; 6 - пульт управления; 7 - катушка; 8 - кабель цепей управления; 9 - блок управления полуавтоматом; 10 - шланг для подачи защитного газа; 11 - газовый редуктор; 12 - подогреватель СО2; 13 - баллон с СО2; 14 - сварочный выпрямитель.

На основании выбранного сварочного оборудования, рассчитанных режимов сварки, разрабатываем технологический процесс сборки.

Сборка подкрановой балки выполняется по технологическому процессу в следующей последовательности: подача деталей; их ориентация относительно друг друга или какой-либо одной детали; соединение; закрепление; снятие собранного узла и контроль. Немалую роль при сборке подкрановой балки играет точность сборки. К основным показателям точности сборки относят: точность относительного движения исполнительных поверхностей; точности их геометрических форм и расстояний между этими поверхностями; точность их относительных поворотов.

Технологический процесс сборки изделия разрабатывается с учетом типа производства, заданной программы, применяемого оборудования и материалов, необходимого количества рабочих и рабочих мест. На основании разработанного технологического процесса производится расчет норм времени на изготовление узлов, определяется количество оборудования, приспособлений, рабочих.

Сварка - это процесс получения неразъемного соединения. Сварка является одним из ведущих технологических процессов получения металлических конструкций. Технологический процесс сварки включает в себя последовательность технологических операций; (а именно подготовку металла, сборку заготовок на прихватках, сварку, зачистку, контроль); разбивку конструкции на отдельные технологические узлы или элементы.

Технологические процессы заводской и монтажной сварки подкрановой балки должны обеспечивать получение сварных соединений, в полной мере удовлетворяющих требованиям проекта.